JP6621015B2 - 動脈血管検出装置および動脈血管評価装置 - Google Patents

Description

本発明は、生体内の断面を示す超音波画像内から動脈の超音波画像を特定し、その動脈血管の超音波画像から動脈に関連するパラメータを測定することを可能とする動脈血管検出装置に関するものである。

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動脈血管評価装置が知られている。この動脈血管評価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や比重の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。

前記動脈血管評価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に記載された動脈血管評価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短軸断面形状を算出し、その短軸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。また、特許文献２に記載された動脈血管評価装置によれば、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短軸断面画像を算出し、その短軸断画像内における血管壁の境界上で無作為で決定された複数の境界点に基づいて血管の中心点を推定することを繰り返し、複数回の推定による中心点の平均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。

特許第４４４１６６４号公報 特開２０１５−１０７１７４号公報

しかしながら、生体の表皮下の断面を示す超音波画像には、動脈血管だけでなく、静脈血管、リンパ管や、筋肉、腱などの断面が管状に見える管状臓器が含まれるため、熟練しない操作者にとって、動脈血管を見分けることはかなり困難であった。たとえば、静脈が動脈として誤認識されることもある。

これに対して、動脈の拍動を利用して動脈を認識する方法もあるが、動脈の動きに同期して動脈周辺の組織も拍動するため、必ずしも有効な方法とは言えなかった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、短軸断面画像中の動脈を確実に抽出することができる動脈血管検出装置を提供することにある。

本発明者等は、以上の事情を背景として種々検討を重ねるうち、皮膚下の超音波短軸断面画像に含まれる管状臓器のうち、動脈内の圧力が静脈血管、リンパ管等の他の管状臓器に比較して高いことから、その動脈を含む超音波断面画像の計測領域の周囲から前記動脈内の圧力以下の圧力を生体に付与すると動脈を除く他の管状臓器が圧閉される点、および、動脈壁は一定の壁厚を有することから超音波断面画像において他の管状臓器よりも比較的高い輝度で表示される点を利用でき、超音波断面画像において、圧迫状態でも圧閉されず且つ所定の閾値以上の輝度を有する短軸断面画像で表される動脈が精度高く特定されることを見い出した。本発明はこのような知見に基づいて為されたものである。

すなわち、第１発明の要旨とするところは、（ａ）超音波プローブから生体の表皮下の生体組織に超音波を放射させ、その超音波の反射信号に基づいて前記生体組織内の長手状の管状臓器の長手方向と交差する断面を表す短軸断面画像を得る短軸断面画像算出制御部を備え、前記短軸断面画像内の管状臓器画像のうちから動脈血管を特定する動脈血管検出装置であって、（ｂ）前記短軸断面画像の連続する複数フレームからなる動画から、フレーム間の画素の移動を示す移動ベクトルを用いて前記生体組織の圧迫状態および解放状態を判定する圧迫解放状態判定制御部と、（ｃ）前記圧迫状態の前記短軸断面画像内に表れる管状臓器の内腔領域を検出し、検出した内腔領域が予め設定された動脈血管内腔判定条件を満たすことに基づいて動脈血管であると判定する動脈血管判定制御部と、（ｄ）前記動脈血管判定制御部により判定された動脈血管の内腔の位置に基づいて動脈血管全体のテンプレートを作成し、前記テンプレートを用いて前記短軸断面画像が圧迫状態から解放状態へ移行する過程で前記動脈血管の内腔の移動を追跡し、解放状態における短軸断面画像内において動脈血管を特定する動脈血管追跡制御部とを、含むことを特徴とする。

第２発明の要旨とするところは、前記圧迫解放状態判定制御部は、前記移動ベクトルの向きの反転に基づいて前記生体組織の圧迫状態および解放状態を判定することを特徴とする。

第３発明の要旨とするところは、前記動脈血管判定制御部は、ノイズ除去フィルタを用いて前記短軸断面画像を平滑化する平滑化処理と、平滑化処理により平滑化された短軸断面画像を２値化する２値化処理と、２値化処理により２値化された短軸断面画像に対して所定回数の膨張処理の後所定回数の収縮処理を行い、次いで予め設定された所定半径の円形でフィルタリングを行うことで内腔を生成するクロージング処理とを順次実行することで、内腔が表示された前記圧迫状態の短軸断面画像を生成することを特徴とする。

第４発明の要旨とするところは、前記動脈血管判定制御部は、前記圧迫状態の短軸断面画像に表示された内腔領域の直径が予め設定された直径判定範囲内であること、前記検出した内腔領域の中心の輝度が予め設定された中心輝度判定値以下であること、前記検出した内腔領域の上部の輝度が予め設定された上部輝度判定値以上であること、および、前記検出した内腔領域の下部の輝度が予め設定された下部輝度判定値以上であることの少なくとも１つを満足したことに基づいて動脈血管の内腔であると判定することを特徴とする。

第５発明の要旨とするところは、前記動脈血管追跡制御部は、前記圧迫状態の短軸断面画像の動画の連続するフレーム間の初期フレーム内において前記動脈血管判定制御部により判定された動脈血管全体を含む局所領域のテンプレートを作成し、隣接するフレームの血管全体の局所領域との間の類似度を算出し、移動先の局所領域との間の類似度が所定範囲内に維持されるように、そのテンプレートを用いて短軸断面画像が圧迫状態から解放状態へ移行する過程で前記動脈血管の移動を順次追跡し、解放状態における短軸断面画像内において動脈血管を特定することを特徴とする。

第６発明の要旨とするところは、前記動脈血管追跡制御部は、前記短軸断面画像の動画の連続するフレーム間において前記類似度の値がほとんど変化しない場合には、テンプレートを用いた追跡に替えて、前記フレーム間の移動ベクトルの平均値を用いて動脈血管の追跡を行うことを特徴とする。

第７発明の要旨とするところは、前記圧迫状態の短軸断面画像を得るに際して前記生体の表皮下の生体組織に対して圧迫圧を付与し、前記解放状態の短軸断面画像を得るに際しては前記生体の表皮下の生体組織に対する圧迫を解放する生体圧迫装置を、含むことを特徴とする。

第８発明の要旨とするところは、前記動脈血管検出装置と、前記生体を圧迫して前記動脈血管を所定時間止血した後の解放後において、前記動脈血管検出装置により検出された前記短軸断面画像内の動脈血管の内腔径の変化に基づいて前記生体の動脈血管を評価する血管状態評価部とを、有する動脈血管評価装置であることを特徴とする。

第１発明によれば、（ｂ）前記短軸断面画像の連続する複数フレームからなる動画から、フレーム間の画素の移動を示す移動ベクトルを用いて前記生体組織の圧迫状態および解放状態を判定する圧迫解放状態判定制御部と、（ｃ）前記圧迫状態の前記短軸断面画像内に表れる管状臓器の内腔領域を検出し、検出した内腔領域が予め設定された動脈血管内腔判定条件を満たすことに基づいて動脈血管であると判定する動脈血管判定制御部と、（ｄ）前記動脈血管内腔判定制御部により判定された動脈血管の内腔の位置に基づいて動脈血管全体のテンプレートを作成し、前記テンプレートを用いて前記短軸断面画像が圧迫状態から解放状態へ移行する過程で前記動脈血管の内腔の移動を追跡し、解放状態における短軸断面画像内において動脈血管を特定する動脈血管追跡制御部とが、含まれる。これにより、短軸断面画像内から動脈血管を正確に且つ自動的に抽出することができる。

第２発明によれば、前記圧迫解放状態判定制御部により、前記移動ベクトルの向きの反転に基づいて前記生体組織の圧迫状態および解放状態が判定される。これにより、短軸断面画像が表す生体組織が圧迫状態であるか解放状態であるかが正確に判定される。

第３発明によれば、前記動脈血管判定制御部により、ノイズ除去フィルタを用いて前記短軸断面画像を平滑化する平滑化処理と、平滑化処理により平滑化された短軸断面画像を２値化する２値化処理と、２値化処理により２値化された短軸断面画像に対して所定回数の膨張処理の後所定回数の収縮処理を行い、次いで予め設定された所定半径の円形でフィルタリングを行うことで内腔を生成するクロージング処理とが順次実行されることで、内腔が表示された前記圧迫状態の前記短軸断面画像が生成される。これにより、短軸断面画像内から動脈血管が正確に判定される。

第４発明によれば、前記動脈血管判定制御部は、前記圧迫状態の短軸断面画像に表示された内腔領域の直径が予め設定された直径判定範囲内であること、前記検出した内腔領域の中心の輝度が予め設定された中心輝度判定値以下であること、前記検出した内腔領域の上部の輝度が予め設定された上部輝度判定値以上であること、および、前記検出した内腔領域の下部の輝度が予め設定された下部輝度判定値以上であることの少なくとも１つを満足したことに基づいて動脈血管の内腔であることが判定される。これにより、短軸断面画像内から動脈血管が正確に判定される。

第５発明によれば、前記動脈血管追跡制御部により、前記動脈血管追跡制御部は、前記圧迫状態の短軸断面画像の動画の連続するフレーム間の初期フレーム内において前記動脈血管判定制御部により判定された動脈血管全体を含む局所領域のテンプレートを作成し、隣接するフレームの血管全体の局所領域との間の類似度を算出し、移動先の局所領域との間の類似度が所定範囲内に維持されるように、そのテンプレートを用いて短軸断面画像が圧迫状態から解放状態へ移行する過程で前記動脈血管の移動の追跡が実行される。これにより、することを特徴とする。これにより、動脈血管は内圧が高く圧迫の影響を受けにくいので、圧迫状態から解放状態ヘ切り替えられる短軸断面画像において、動脈血管が正確に追跡される。

第６発明によれば、前記動脈血管追跡制御部は、前記短軸断面画像の動画の連続するフレーム間において前記類似度の値がほとんど変化しない場合には、テンプレートを用いた追跡に替えて、前記フレーム間の移動ベクトルの平均値を用いて動脈血管の追跡を行われる。このため、フレーム間における動脈血管画像の局所領域において類似度に差がない状況においても、圧迫状態から解放状態ヘ切り替えられる短軸断面画像において、動脈血管２０が正確に追跡される。

第７発明の要旨とするところは、前記圧迫状態の短軸断面画像を得るに際して前記生体の表皮下の生体組織に対して圧迫圧を付与し、前記解放状態の短軸断面画像を得るに際しては前記生体の表皮下の生体組織に対する圧迫を解放する生体圧迫装置を、含むことを特徴とする。これにより、超音波プロ−ブを用いて手動により表皮下の生体組織を圧迫する場合に比較して、自動で圧迫が行われるとともに、圧迫のばらつきがなく圧迫精度が高められる。

第８発明によれば、前記動脈血管検出装置と、前記生体を圧迫して前記動脈血管を所定時間止血した後の解放後において、前記動脈血管検出装置により検出された前記短軸断面画像内の動脈血管の内腔径の変化に基づいて前記生体の動脈血管を評価する血管状態評価部とを、有する動脈血管評価装置であるので、正確に抽出された動脈血管の評価が正確に得られる利点がある。

本発明の一実施例である動脈血管検出装置を含む動脈血管評価装置の全体的な構成を示す斜視図である。 図１の動脈血管評価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。 図１の動脈血管評価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。 図１の動脈血管評価装置による血管状態の評価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。 図１の動脈血管評価装置による動脈血管の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。 図１の動脈血管評価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。 図１の動脈血管評価装置により超音波反射波から生成された、短軸断面画像の圧迫状態における画像の一例を示している。 図７に示す短軸断面画像を平滑処理した平滑化短軸断面画像を例示する写真である。 図８に示す平滑化短軸断面画像を２値化処理した２値化短軸断面画像を例示する写真である。 図９に示す２値化短軸断面画像をクロージング処理したクロージング処理短軸断面画像を例示する写真である。 図１０に示すクロージング処理短軸断面画像中に生成された内腔が、図７の短軸断面画像に重ねて表示された短軸断面画像を例示する写真である。 図１の動脈評価装置の電子制御装置の制御作動の要部を説明するフローチャートである。 図１２に含まれる動脈血管検出制御ルーチンを説明するフローチャート図である。

本発明において、動脈血管評価装置は、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。しかし、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等の他の動脈の血管パラメータの測定においても同様に適用されるものである。

本発明において動脈血管評価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。しかし、単一の短軸用超音波アレイ探触子を有するものや、長軸用超音波アレイ探触子を有することなく互いに平行な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を有するものなどの他のプローブを備えた動脈血管評価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。

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。

図１は、センサ支持器１０に支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動脈血管評価装置２２（以下、単に評価装置２２という）の全体的な構成を例示する斜視図である。この評価装置２２は、本発明の一実施例である動脈血管検出装置を含んでいる。

プローブユニット１２は、動脈血管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、プローブユニット１２は、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機構（位置決め機構）２６と、その多軸駆動機をｘｙｚ方向に駆動するｘｙｚモータなどを含む駆動装置２７とを備えている。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）ａ_１〜ａ_ｎが直線的に配列されることにより長手状にそれぞれ構成されている。

図２は、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の直下に位置し動脈血管２０又はその付近を通る方向をｘ軸としている。また、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、第１短軸用超音波アレイ探触子２４ａの長手方向と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、超音波プローブ２４は、例えば、多軸駆動機構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。

図３は、前記評価装置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Ｌ_１、中膜Ｌ_２、及び外膜Ｌ_３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、超音波を用いた動脈血管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Ｌ_１の境界面、及び前記中膜Ｌ_２と前記外膜Ｌ_３との境界面が白く表示され、組織が白黒のまだらで表示される。

図１に示すように、評価装置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。評価装置２２による血管状態の測定においては、電子制御装置２８によって超音波駆動制御回路３２から駆動信号が供給されると、プローブユニット１２における超音波プローブ２４の前記第１短軸用超音波アレイ探触子２４ａ、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、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により超音波の反射信号が検知され、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、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。

図１において、評価装置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、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。

図４は、評価装置２２による血管状態の測定において、動脈血管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と動脈血管２０との位置関係を示すと共に、その位置関係において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。モニタ画面表示装置３０は、例えば、図４（ａ）に示すように、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。第１短軸画像表示領域Ｇ１、第２短軸画像表示領域Ｇ２、長軸画像表示領域Ｇ３は、皮膚１８からの深さ寸法を示す共通の縦軸を備えたものである。なお、図４（ａ）内の「ＩｍＡ，ＩｍＢ」は、それぞれ動脈血管２０の横断面を示している。

評価装置２２は、超音波プローブ２４から動脈血管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。このＦＭＤの評価に際して、モニタ画面表示装置３０は、動脈血管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。ＦＭＤの評価及び動脈血管２０の超音波画像の生成等に際して、超音波プローブ２４は、測定対象である動脈血管２０に対して所定の計測位置Ｐとなるように、電子制御装置２８に備えられた３軸駆動モータ制御部８６によって３軸駆動モータ制御回路３４から駆動信号を供給された多軸駆動機構２６の駆動により位置決めされる。所定の計測位置Ｐとは、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が動脈血管２０に対して直交し、且つ長軸用超音波アレイ探触子２４ｃが動脈血管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、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、第１短軸用超音波アレイ探触子２４ａから動脈血管２０の中心までの距離と第２短軸用超音波アレイ探触子２４ｂから動脈血管２０の中心までの距離とが互いに等しく、且つ第１短軸画像表示領域Ｇ１及び第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動脈血管２０の画像が位置させられた計測位置である。

評価装置２２による血管状態の測定において、センサ支持器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直下に位置する動脈血管２０を変形させない程度に軽く接触させる状態でプローブユニット１２を所定の姿勢で保持する。好適には、超音波プローブ２４の３次元空間内の位置が動脈血管２０に対して所定の計測位置Ｐとなるように、プローブユニット１２を一定の姿勢で保持する。好適には、プローブユニット１２における超音波プローブ２４の端面と皮膚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。

図１に示すように、センサ支持器１０は、例えば、図示しない台座に固定される基台３６と、プローブユニット１２が押圧アクチュエータ３７により上腕１６へ向かって押圧可能に固定されるユニット固定具３８と、基台３６に自在型固定具を介して基端部が連結された第１アーム４０と、先端部がユニット固定具３８に自在型固定具を介して連結され且つ第１アーム４０の先端に一軸まわりに回動可能に連結された第２アーム４２とを有する自在アーム４４を、備えている。押圧アクチュエータ３７は、超音波プローブ２４の直下の生体組織を圧迫・解放して圧迫状態から解放状態への超音波画像の動画を採取するためのものである。

多軸駆動機構２６は、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超音波プローブ２４のｘ軸方向の並進位置を位置決めするためのｘ軸並進機構と、ｚ軸アクチュエータにより超音波プローブ２４のｚ軸まわりの回動位置を位置決めするためのｚ軸回動機構とを、備えて構成されている。この構成により、多軸駆動機構２６は、電子制御装置２８からの指令に従って作動する駆動装置２７により超音波プローブ２４の位置決めを行う。

超音波駆動制御回路３２は、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から動脈血管２０への超音波の放射を制御する。例えば、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動脈血管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、電子制御装置２８へ入力させる。電子制御装置２８へ入力された反射波信号は、検波処理部８２により検波され、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。超音波信号処理部８４は、動脈血管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短軸断面画像、長軸断面画像を含む超音波画像の合成処理、短軸断面画像中の動脈画像の特定処理等を行う。

電子制御装置２８は、超音波プローブ２４により受信される超音波の反射波に基づいて画像を合成し、皮膚１８下における動脈血管２０の短軸画像すなわちその長手方向に交差する方向の横断面画像、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、血管状態評価部９０は、そのようにして生成される動脈血管２０の短軸画像及び長軸画像等から、その動脈血管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、動脈血管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。

評価装置２２による血管状態の測定では、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、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、血管壁の内皮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。

図５は、評価装置２２による動脈血管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ｄ_ＭＡＸに達していることが示されている。従って、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。

評価装置２２による動脈血管２０のＦＭＤ評価のための阻血は、図１に示すように、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、電子制御装置２８からの指令に従って、空気ポンプ５８からの元圧が圧力制御弁６０で制御され、上腕１６に巻回されたカフ６２に供給される。具体的には、カフ６２の圧力（カフ圧）が、たとえば生体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、カフ圧制御部８８は、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、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カフ圧を阻血カフ圧で維持し、阻血開放時（時点ｔ１）において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における動脈血管２０内の血流が急速に開始され、評価装置２２により対象となる動脈血管２０の虚血状態からの充血後の血管径ｄ_ＭＡＸが測定される。

図６は、超音波信号処理部８４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。超音波信号処理部８４は、短軸断面画像および長軸断面画像を生成する超音波画像算出制御部１００と、短軸断面画像の動画から圧迫状態の短軸断面画像および解放状態の短軸断面画像を判定する圧迫解放状態判定制御部１０２と、圧迫状態の短軸断面画像内に表れる管状臓器の内腔から動脈内腔を検出（特定）して動脈血管を判定する動脈血管判定制御部１０４と、圧迫状態の短軸断面画像で検出された動脈血管２０を解放状態とされるに伴って追跡し、解放状態とされた短軸断面画像内で動脈血管２０を特定する動脈血管追跡制御部１１０とを、備えている。以下、各制御部の処理について詳述する。

超音波画像算出制御部１００は、超音波プローブ２４により受信された反射信号に基づいて動脈血管２０の短軸断面画像、長軸断面画像を算出する。すなわち、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により受信された反射信号に基づいて、第１短軸用超音波アレイ探触子２４ａの直下に位置する生体組織すなわち動脈血管２０の横断面を含む生体組織を表す第１短軸断面画像を算出する。また、超音波画像算出制御部１００は、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により受信された反射信号に基づいて、第２短軸用超音波アレイ探触子２４ｂの直下に位置する生体組織すなわち動脈血管２０の横断面を含む生体組織を表す第１短軸断面画像を算出する。また、超音波画像算出制御部１００は、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により受信された反射信号に基づいて、その長軸用超音波アレイ探触子２４ｃの直下に位置する生体組織すなわち動脈血管２０の縦断面を含む生体組織を表す反射信号に対応する動脈血管２０の長軸断面画像を算出する。この超音波画像算出制御部１００は、心拍、或いは脈拍の収縮期或いは拡張期に同期して、上記第１短軸断面画像、第２短軸断面画像および長軸断面画像を繰り返し算出する。また、この超音波画像算出制御部１００は、上記第１短軸断面画像、第２短軸断面画像を得るための短軸断面画像算出制御部としても機能している。

表示制御部９２は、超音波画像算出制御部１００により算出された第１短軸断面画像、第２短軸断面画像、および長軸断面画像を、モニタ画面表示装置３０における第１短軸画像表示領域Ｇ１、第２短軸画像表示領域Ｇ２、および長軸画像表示領域Ｇ３にそれぞれ表示させる。超音波を用いて得られる短軸断面画像は、実際の第１短軸断面画像または第２短軸断面画像を示す図７に示すように、スペックルノイズが多く、動脈血管壁のうち超音波ビームの方向に対して直交する方向に位置する左右の壁が撮影されないことが多く、超音波ビームの方向に位置して白く表れる上下の壁にはさまれた暗い領域を動脈血管２０の内腔として抽出する必要がある。また、図７に示すように、短軸断面画像には、動脈血管と類似する静脈や筋肉を示す領域が混在し、特に動脈血管と静脈血管とを識別することは、静止画のみの幾何学的情報だけでは容易でない。このため、生体組織が圧迫状態であるときの短軸断面画像と、生体組織が解放状態であるときの短軸断面画像とを用いて、動脈血管および静脈血管の血圧（内圧）の違いを求めてそれを利用する。すなわち、超音波プローブ２４の直下の生体組織が圧迫状態とされると、動脈血管２０は潰れないが、静脈は潰れて圧閉されることを利用して動脈と静脈とを識別し、短軸断面画像から自動的に動脈を抽出する。

圧迫解放状態判定制御部１０２は、短軸断面画像の連続する複数フレームからなる動画から、フレーム間の画素、或いは画素群から成る局所領域の移動を示す移動ベクトルを用いて前記生体組織の圧迫状態および解放状態を判定する。たとえば、その移動ベクトルの向きの反転に基づいて動画中の短軸断面画像が表す生体組織が圧迫状態であるか、解放状態であるかが判定される。たとえば静脈の圧閉進展する状態で移動ベクトルの向きの反転した直前のフレームの短軸断面画像が圧迫状態の短軸断面画像であると判定され、静脈の圧閉が解放される状態で移動ベクトルが極小となったときの短軸断面画像が解放状態の短軸断面画像であると判定される。

上記移動ベクトルを用いたオプティカルフロー手法に関して、時刻ｔの画像ｆ_ｔの座標内の座標ｘ＝（ｘ，ｙ）が時刻ｔ＋１の画像ｆ_ｔ＋１の座標内の画素（ｘ＋ｕ_ｅ，ｙ＋ｖ_ｅ）へ移動したとき、このｄｔ＝（ｕ_ｅ，ｖ_ｅ）を移動ベクトルと呼ぶ。本手法における移動ベクトルの算出には、ｘ＝（ｘ，ｙ）を中心とする局所領域をテンプレートとするテンプレートマッチングを用いる。テンプレートマッチングを効率よく行うために、元画像のダウンサンプリングにより得られる多重解像度解析を利用する。テンプレートマッチングの際に利用する画像間の類似度の計算には、スペックルノイズが多い領域と、それ以外の領域とで異なる手法を利用する。たとえば、スペックルノイズが少ない一般的な領域では、ＮＣＣ（相互相関係数）と称される基準を利用し、ＮＣＣが最大となる座標が移動後の座標となる。

動脈血管判定制御部１０４は、圧迫状態の前記短軸断面画像内に表れる管状臓器の内腔Ｎの領域を生成する内腔生成画像処理部１０６と、内腔生成画像処理部１０６により生成された圧迫状態の前記短軸断面画像内に表れる管状臓器の内腔Ｎの領域のうち、予め設定された動脈血管内腔判定条件を満たす内腔Ｎの領域を動脈血管の内腔であると判定する動脈血管内腔判定制御部１０８とを備える。

上記内腔生成画像処理部１０６は、超音波画像算出制御部１００により算出され且つ圧迫解放状態判定制御部１０２により圧迫状態であると判定された短軸断面画像、たとえば図７の短軸断面画像Ｇａに対して、ノイズ除去フィルタたとえばガウシアンフィルタを用いて短軸断面画像Ｇａを平滑化する平滑化処理を行う。図８はこの平滑化処理短軸断面画像Ｇｈを示す。次に、その平滑化処理短軸断面画像Ｇｈを２値化する２値化処理を行う。図９はこの２値化処理短軸断面画像Ｇｎを示す。次いで、その２値化処理短軸断面画像Ｇｎに対して所定回数の膨張処理の後に所定回数の収縮処理を行い、次いで予め設定された所定半径の円形でフィルタリングを行うことで内腔を生成するクロージング処理とを順次実行する。図１０はこのクロージング処理によって大小の複数個の内腔Ｎが生成されたクロージング処理短軸断面画像Ｇｃを示している。そして、その内腔Ｎの輪郭が前記圧迫状態の前記短軸断面画像に重ねて表示された短軸断面画像Ｇａｎを図１１に示すように生成する。上記ガウシアンフィルタの分散σおよびフィルタサイズＳ、２値化の閾値、クロージング処理のフィルタサイズＲのパラメータ値等は、予め実験的に求められたものが用いられる。

また、上記の動脈血管内腔判定制御部１０８は、内腔生成画像処理部１０６により生成された内腔Ｎが予め設定された動脈血管内腔判定条件を満足するか否かが判定される。たとえば、圧迫状態の短軸断面画像Ｇｃ或いはＧａｎに表示された内腔Ｎの領域の直径Ｄが予め設定された直径判定範囲Ｄ１〜Ｄ２内であること、前記生成された内腔Ｎの領域の中心の輝度Ｂｃが予め設定された中心輝度判定値Ｂｃ１以下であること、前記生成された内腔Ｎの領域の上部（動脈血管２０の内腔上側の血管壁）の輝度Ｂｕが予め設定された上部輝度判定値Ｂｕ１以上であること、および、前記生成された内腔Ｎの領域の下部（動脈血管２０の内腔下側の血管壁）の輝度Ｂｄが予め設定された下部輝度判定値Ｂｄ１以上であることの少なくとも１つ、好適には少なくとも３つ、さらに好適には全部を満足したことに基づいて、圧迫状態の短軸断面画像に表示された内腔Ｎの領域のいずれか（上腕であれば１つ）を、動脈血管２０の内腔Ｎであると判定する。

動脈血管追跡制御部１１０は、動脈血管２０は内圧が高く潰れ難いことを利用して、圧迫状態の短軸断面画像Ｇａの動画の連続するフレーム間において、初期フレーム内において動脈血管判定制御部１０４により判定された動脈血管２０全体を含む局所領域のテンプレートを作成し、隣接するフレームの血管全体の局所領域との間の類似度を算出し、移動先の局所領域との間の類似度が所定範囲内に維持されるように、そのテンプレートを用いて短軸断面画像が圧迫状態から解放状態へ移行する過程で動脈血管２０の移動を順次追跡し、解放状態における短軸断面画像内において動脈血管を特定する。また、動脈血管追跡制御部１１０は、短軸断面画像Ｇａの動画の連続するフレーム間において前記類似度の値がほとんど変化しない場合にはテンプレートを用いた追跡に替えて、上記フレーム間の移動ベクトルの平均値を用いて動脈血管２０の追跡を行う。

図１２は、電子制御装置２８の超音波信号処理部８４による動脈血管検出制御を含む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。

先ず、動脈血管検出制御に対応するステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１において、超音波プローブ２４により受信された反射信号に基づいて得られた短軸断面画像内の複数の管状臓器の内腔から、動脈血管２０が特定される。このＳ１の動脈血管検出制御ルーチンは、図１３に示されている。

図１３において、超音波画像算出制御部１００に対応するＳ１１では、生体１４の皮膚１８上に配置された超音波プローブ２４により受信された前記反射信号に基づいて動脈血管２０の短軸断面画像が算出されるとともに、押圧アクチュエータ３７によって短軸断面画像内の静脈が十分に圧閉されるまで超音波プローブ２４によりその超音波プローブ２４の直下の生体組織に圧迫が加えられた後でその圧迫が解放される区間内で、たとえば脈拍の拡張期に同期した複数のフレームから成る短軸断面画像の動画が連続的に算出される。なお、上記押圧アクチュエータ３７による押圧に替えて、押圧アクチュエータ３７の押圧部位に巻回されたカフによる押圧や、カフ操作者の手動による押圧であってもよい。

次に、圧迫解放状態判定制御部１０２に対応するＳ１２では、短軸断面画像の連続する複数フレームからなる動画から、フレーム間の画素、或いは画素群から成る局所領域の移動を示す移動ベクトルを用いて超音波プローブ２４の直下の生体組織の圧迫状態および解放状態が判定される。

続いて、内腔生成画像処理部１０６に対応するＳ１３では、たとえば図７の圧迫状態の短軸断面画像Ｇａに対してノイズ除去フィルタたとえばガウシアンフィルタを用いてその短軸断面画像Ｇａを平滑化する平滑化処理が行われ、その平滑化処理により平滑化された図８の平滑化処理短軸断面画像Ｇｈを２値化する２値化処理が行われ、その２値化処理により２値化された図９の２値化処理短軸断面画像Ｇｎに対して所定回数の膨張処理の後所定回数の収縮処理を行い、次いで予め設定された所定半径の円形でフィルタリングを行うことで図１０に示すクロージング処理短軸断面画像Ｇｃ中に複数個（本実施例では５個）の内腔（動脈血管の内腔の候補）を生成させるクロージング処理が行われるとともに、そのクロージング処理短軸断面画像Ｇｃ中に生成された複数の内腔にＮ１〜Ｎ５のラベリングを行うラベリング処理が行われ、その内腔Ｎ１〜Ｎ５が重ねて表示された圧迫状態の短軸断面画像Ｇａｎが図１１に示すように生成される。

次いで、動脈血管内腔判定制御部１０８に対応するＳ１４では、内腔生成画像処理部１０６に対応するＳ１３により圧迫状態のクロージング処理短軸断面画像Ｇｃ或いは短軸断面画像Ｇａｎ内に生成された複数の内腔Ｎのうちから、予め設定された動脈血管内腔判定条件を満足するか否かに基づいて動脈血管２０の内腔Ｎが判定される。その予め設定された動脈血管内腔判定条件として、圧迫状態の短軸断面画像Ｇｃ或いはＧａｎに表示された内腔Ｎ１〜Ｎ５の領域の直径Ｄが予め設定された直径判定範囲Ｄ１〜Ｄ２内であること、前記生成された内腔Ｎ１〜Ｎ５の領域の中心の輝度Ｂｃが予め設定された中心輝度判定値Ｂｃ１以下であること、前記生成された内腔Ｎ１〜Ｎ５の領域の上部（動脈血管２０の内腔上側の血管壁）の輝度Ｂｕが予め設定された上部輝度判定値Ｂｕ１以上であること、および、前記生成された内腔Ｎ１〜Ｎ５の領域の下部（動脈血管２０の内腔下側の血管壁）の輝度Ｂｄが予め設定された下部輝度判定値Ｂｄ１以上であることの４条件が用いられる。この４条件を満足したことに基づいて、圧迫状態のクロージング処理短軸断面画像Ｇｃ或いは短軸断面画像Ｇａｎ内に表示された内腔Ｎの領域Ｎのいずれか（上腕であれば１つ）が、たとえば内腔Ｎ２が動脈血管２０の内腔であると判定される。

そして、動脈血管追跡制御部１１０に対応するＳ１５では、動脈血管内腔判定制御部１０８に対応するＳ１４により判定された動脈血管２０全体を含む局所領域のテンプレートを作成し、そのテンプレートを用いて短軸断面画像が圧迫状態から解放状態へ移行する過程で動脈血管２０の移動を追跡し、解放状態における短軸断面画像内において動脈血管を特定する。

図１２に戻って、動脈血管検出制御ルーチンＳ１により求められた短軸断面画像中の動脈血管２０を用いて、血管状態評価部９０に対応するＳ２−Ｓ８のステップにより血管２０のＦＭＤの評価が行われる。先ず、Ｓ２では、センサ支持器１０により、生体１４における上腕１６の皮膚１８の上からその皮膚１８直下に位置する動脈血管２０を変形させない程度に軽く接触させる状態でプローブユニット１２が、超音波プローブ２４の３次元空間内の位置が動脈血管２０に対して図４に示される所定の計測位置Ｐとなるように、３軸駆動モータ制御部８６によって位置決めされる。次いで、Ｓ３では、安静区間において動脈２０の内皮７０の直径である内腔径ｄａが計測される。図５のｔ０〜ｔ１の区間はこの状態を示している。その後、Ｓ４では、カフ６２による圧迫によって上腕１６が圧迫されて上腕１６内の動脈血管２０が止血される。図５のｔ１〜ｔ２区間はこの状態を示している。次いで、Ｓ５において、止血から所定時間経過後たとえば５分経過後にカフ６２による圧迫が解放されることで動脈血管２０内の血流が急激に解放されて測定部位の血管２０の血流が再開され、図５のｔ３時点はこの状態を示している。これにより、血流が急増して動脈血管２０の血管壁の内皮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によって動脈血管２０の内皮径の一時的増加が発生させられる。

この状態において、Ｓ６では、止血解放後の動脈血管２０の内腔径ｄが、図５の時点ｔ４に示すように最大値ｄ_ＭＡＸに到達すると判断されるまで、繰り返し測定される。Ｓ７において最大値ｄ_ＭＡＸに到達したと判断されると、Ｓ８において、Ｓ７において求められた最大値ｄ_ＭＡＸとＳ３において求められた安静時の動脈２０の内皮７０の直径である内腔径ｄａとに基づいて、動脈血管２０の内皮機能を評価するための虚血反応性充血後のＦＭＤ（血流依存性血管拡張反応）を表す血管内腔径の拡張率（変化率）Ｒ（％）［＝１００×（ｄ_ＭＡＸ−ｄａ）／ｄａ］が算出され、表示制御部９２によってモニタ画面表示装置３０に表示される。

上述のように、本実施例によれば、短軸断面画像の連続する複数フレームからなる動画から、フレーム間の画素の移動を示す移動ベクトルを用いて生体組織の圧迫状態および解放状態を判定する圧迫解放状態判定制御部１０２と、前記圧迫状態の前記短軸断面画像内に表れる管状臓器の内腔Ｎの領域を検出し、検出した内腔Ｎの領域が予め設定された動脈血管内腔判定条件を満たすことに基づいて動脈血管２０であると判定する動脈血管判定制御部１０４と、動脈血管内腔判定制御部１０８により判定された動脈血管２０の内腔の位置に基づいて動脈血管全体のテンプレートを作成し、前記テンプレートを用いて前記短軸断面画像が圧迫状態から解放状態へ移行する過程で前記動脈血管の内腔の移動を追跡し、解放状態における短軸断面画像内において動脈血管を特定する動脈血管追跡制御部１１０とを、含む。これにより、短軸断面画像Ｇａ内から動脈血管２０を正確に且つ自動的に抽出することができる。

また、本実施例によれば、圧迫解放状態判定制御部１０２は、移動ベクトルの向きの反転に基づいて前記生体組織の圧迫状態および解放状態を判定するので、短軸断面画像Ｇａが表す生体組織が圧迫状態であるか解放状態であるかが正確に判定される。

また、本実施例によれば、動脈血管判定制御部１０４は、ノイズ除去フィルタを用いて前記短軸断面画像Ｇａを平滑化する平滑化処理と、平滑化処理により平滑化された短軸断面画像Ｇｈを２値化する２値化処理と、２値化処理により２値化された短軸断面画像Ｇｎに対して所定回数の膨張処理の後所定回数の収縮処理を行い、次いで予め設定された所定半径の円形でフィルタリングを行うことで内腔を生成するクロージング処理とを順次実行することで、内腔Ｎが表示された圧迫状態の短軸断面画像Ｇｃを生成することを特徴とする。これにより、短軸断面画像Ｇａ内から動脈血管２０が正確に判定される。

また、本実施例によれば、動脈血管判定制御部１０４は、圧迫状態の短軸断面画像Ｇｃあるいは短軸断面画像Ｇａｎに表示された内腔Ｎの領域の直径Ｄが予め設定された直径判定範囲Ｄ１〜Ｄ２内であること、前記生成された内腔Ｎの領域の中心の輝度Ｂｃが予め設定された中心輝度判定値Ｂｃ１以下であること、前記生成された内腔Ｎの領域の上部（動脈血管２０の内腔上側の血管壁）の輝度Ｂｕが予め設定された上部輝度判定値Ｂｕ１以上であること、および、前記生成された内腔Ｎの領域の下部（動脈血管２０の内腔下側の血管壁）の輝度Ｂｄが予め設定された下部輝度判定値Ｂｄ１以上であることの４条件が用いられる。この４条件を満足したことに基づいて、圧迫状態のクロージング処理短軸断面画像Ｇｃ或いは短軸断面画像Ｇａｎ内に表示された内腔Ｎの領域Ｎのいずれか（上腕であれば１つ）が、動脈血管２０の内腔Ｎであると判定される。これにより、短軸断面画像Ｇａ内から動脈血管２０が正確に抽出される。

また、本実施例によれば、前記動脈血管追跡制御部１１０は、動脈血管２０は内圧が高く潰れ難いことを利用して、前記圧迫状態の短軸断面画像Ｇａの動画の連続するフレーム間の初期フレーム内において前記動脈血管判定制御部により判定された動脈血管全体を含む局所領域のテンプレートを作成し、隣接するフレームの血管全体の局所領域との間の類似度を算出し、移動先の局所領域との間の類似度が所定範囲内に維持されるように、そのテンプレートを用いて短軸断面画像が圧迫状態から解放状態へ移行する過程で動脈血管２０の移動の追跡し、解放状態における短軸断面画像内において動脈血管を特定する。このため、圧迫状態から解放状態ヘ切り替えられる短軸断面画像において、動脈血管２０が正確に追跡される。

また、本実施例によれば、動脈血管追跡制御部１１０は、前記短軸断面画像の動画の連続するフレーム間において前記類似度の値がほとんど変化しない場合には、テンプレートを用いた追跡に替えて、移動ベクトルの平均値を用いて動脈血管２０の追跡を行う。このため、類似度が変化しない状況下においても動脈血管２０の追跡が行われる利点がある。

また、本実施例によれば、超音波画像算出制御部１００により圧迫状態の短軸断面画像Ｇａを得るに際して生体１４の皮膚１８の生体組織に対して圧迫圧を付与し、前記解放状態の短軸断面画像を得るに際しては前記生体の表皮下の生体組織に対する圧迫を解放する押圧アクチュエータ（生体圧迫装置）３７を、含む。これにより、超音波プロ−ブ２４を用いて手動により表皮下の生体組織を圧迫する場合に比較して、自動で圧迫が行われるとともに、圧迫のばらつきがなく圧迫精度が高められる。

本実施例によれば、生体１４を圧迫して動脈血管２０を所定時間止血した後の解放後において、動脈血管検出装置により検出された短軸断面画像内の動脈血管２０の内腔径の変化に基づいて生体１４の動脈血管２０を評価する血管状態評価部９０を、有する動脈血管評価装置であるので、正確に抽出された動脈血管２０の評価が正確に得られる利点がある。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。

１０：センサ支持器
１２：プローブユニット
１４：生体
１６：上腕（生体）
１８：皮膚
２０：動脈血管
２２：動脈血管評価装置（動脈血管検出装置）
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：多軸駆動機構
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：基台
３７：押圧アクチュエータ（生体圧迫装置）
３８：ユニット固定具
４０：第１アーム
４２、：第２アーム
４４：自在アーム
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：超音波画像算出制御部（短軸断面画像算出制御部）
１０２：圧迫解放状態判定制御部
１０４：動脈血管判定制御部
１０６：内腔生成画像処理部
１０８：動脈血管内腔判定制御部
１１０：動脈血管追跡制御部
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
Ｌ_１：内膜、Ｌ_２：中膜、Ｌ_３：外膜

Claims (8)

1. 超音波プローブから生体の表皮下の生体組織に超音波を放射させ、その超音波の反射信号に基づいて前記生体組織内の長手状の管状臓器の長手方向と交差する断面を表す短軸断面画像を得る短軸断面画像算出制御部を備え、前記短軸断面画像内の管状臓器画像のうちから動脈血管を特定する動脈血管検出装置であって、
   前記短軸断面画像の連続する複数フレームからなる動画から、フレーム間の画素の移動を示す移動ベクトルを用いて前記生体組織の圧迫状態および解放状態を判定する圧迫解放状態判定制御部と、
   前記圧迫状態の前記短軸断面画像内に表れる管状臓器の内腔領域を検出し、検出した内腔領域が予め設定された動脈血管内腔判定条件を満たすことに基づいて動脈血管の内腔であると判定する動脈血管判定制御部と、
   前記動脈血管判定制御部により判定された動脈血管の位置に基づいて動脈血管全体のテンプレートを作成し、前記テンプレートを用いて前記短軸断面画像が圧迫状態から解放状態へ移行する過程で前記動脈血管の内腔の移動を追跡し、解放状態における短軸断面画像内において動脈血管を特定する動脈血管追跡制御部と
   を、含むことを特徴とする動脈血管検出装置。
2. 前記圧迫解放状態判定制御部は、前記移動ベクトルの向きの反転に基づいて前記生体組織の圧迫状態および解放状態を判定する
   ことを特徴とする請求項１の動脈血管検出装置。
3. 前記動脈血管判定制御部は、ノイズ除去フィルタを用いて前記短軸断面画像を平滑化する平滑化処理と、前記平滑化処理により平滑化された短軸断面画像を２値化する２値化処理と、前記２値化処理により２値化された短軸断面画像に対して所定回数の膨張処理の後所定回数の収縮処理を行い、次いで予め設定された所定半径の円形でフィルタリングを行うことで内腔を生成するクロージング処理とを順次実行することで、内腔が表示された前記圧迫状態の前記短軸断面画像を生成する
   ことを特徴とする請求項１または２の動脈血管検出装置。
4. 前記動脈血管判定制御部は、前記圧迫状態の短軸断面画像に表示された内腔領域の直径が予め設定された直径判定範囲内であること、前記検出した内腔領域の中心の輝度が予め設定された中心輝度判定値以下であること、前記検出した内腔領域の上部の輝度が予め設定された上部輝度判定値以上であること、および、前記検出した内腔領域の下部の輝度が予め設定された下部輝度判定値以上であることの少なくとも１つを満足したことに基づいて動脈血管であると判定する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１の動脈血管検出装置。
5. 前記動脈血管追跡制御部は、前記圧迫状態の短軸断面画像の動画の連続するフレーム間の初期フレーム内において前記動脈血管判定制御部により判定された動脈血管全体を含む局所領域のテンプレートを作成し、隣接するフレームの血管全体の局所領域との間の類似度を算出し、移動先の局所領域との間の類似度が所定範囲内に維持されるように、そのテンプレートを用いて短軸断面画像が圧迫状態から解放状態へ移行する過程で前記動脈血管の移動を順次追跡し、解放状態における短軸断面画像内において動脈血管を特定する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１の動脈血管検出装置。
6. 前記動脈血管追跡制御部は、前記短軸断面画像の動画の連続するフレーム間において前記類似度の値がほとんど変化しない場合には、テンプレートを用いた追跡に替えて、前記フレーム間の移動ベクトルの平均値を用いて動脈血管の追跡を行う
   ことを特徴とする請求項５の動脈血管検出装置。
7. 前記圧迫状態の短軸断面画像を得るに際して前記生体の表皮下の生体組織に対して圧迫圧を付与し、前記解放状態の短軸断面画像を得るに際しては前記生体の表皮下の生体組織に対する圧迫を解放する生体圧迫装置を、含む
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１の動脈血管検出装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１の動脈血管検出装置と、
   前記生体を圧迫して前記動脈血管を所定時間止血した後の解放後において、前記動脈血管検出装置により検出された前記短軸断面画像内の動脈血管の内腔径の変化に基づいて前記生体の動脈血管を評価する血管状態評価部を有する
   ことを特徴とする動脈血管評価装置。