(57)【要約】【課題】ＩＭＴ（内膜中膜複合体厚）と血管の弾性指標を一緒に表示して複合的な観察により動脈硬化発症のリスクを的確に判定できる超音波診断装置を提供する。【解決手段】この超音波診断装置は、被検体に向けて超音波を送信し被検体において反射された超音波エコーを受信することにより受信信号を出力する超音波探触子１０１と、超音波探触子から出力される受信信号に基づいて、被検体の血管に関する超音波画像を表す画像データを生成する受信回路１１５と、受信回路によって生成された画像データに基づいて血管のＩＭＴの計測をするＩＭＴ計算手段１２３と、受信回路によって生成された画像データに基づいて血管の弾性指標を示す値を求める弾性指標計測手段１３１と、第１座標軸にＩＭＴが表され、第２座標軸に血管の弾性指標を示す値が表された２次元座標系を表示する表示手段１０５とを具備する。【選択図】図１
2010110373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に向けて超音波を送信し、被検体において反射された超音波エコーを受信することにより受信信号を出力する超音波探触子と、
前記超音波探触子から出力される受信信号に基づいて、被検体の血管に関する超音波画像を表す画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記画像データ生成手段によって生成された画像データに基づいて血管のＩＭＴ（内膜中膜複合体厚）の計測をするＩＭＴ計測手段と、
前記画像データ生成手段によって生成された画像データに基づいて血管の弾性指標を示す値を求める弾性指標計測手段と、
第１座標軸に前記ＩＭＴが表され、第２座標軸に前記血管の弾性指標を示す値が表された２次元座標系を表示する表示手段と、
を具備する超音波診断装置。
【請求項２】
さらに、動脈硬化リスク比較データを記憶するデータ記憶装置を具備し、
前記２次元座標系に該動脈硬化リスク比較データを表示して、動脈硬化リスクの判定を容易にする、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記血管の弾性指標を示す値が、スティフネスパラメータβである、請求項１または２記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記血管の弾性指標を示す値が、血管径変化率である、請求項１または２記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記血管の弾性指標を示す値が、弾性率である、請求項１または２記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記血管の弾性指標を示す値が、ＷＩ（ウェーブインテンシティ）である、請求項１または２記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記ＩＭＴ計測手段が前記画像データにおいて定めるＩＭＴ計測ラインに基づいて設定されるトラッキング開始ラインにより前記弾性指標計測手段が前記血管の弾性指標を求める、請求項１から６のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記トラッキング開始ラインが前記ＩＭＴ計測ラインである、請求項７記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記トラッキング開始ラインが前記ＩＭＴ計測ラインを内中膜内で外膜方向に平行移動したものである、請求項７記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血管の内膜中膜複合体厚（intima media thickness：ＩＭＴ）と弾性指標の計測結果を一緒に表示して動脈硬化リスクが容易に判定できるようにする機能を備えた超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、脳梗塞や、心筋梗塞あるいは狭心症などの虚血性疾患のような循環器系疾患に係る治療患者が急増している。これらの疾患を予防するには、動脈硬化の兆候を早期に察知して、生活習慣を改善することが重要であり、厚生労働省はメタボリックシンドローム検診の義務化などの制度を導入している。
動脈硬化状態を非侵襲的に測定する方法としては、脈波伝搬速度（pulse wave velocity:ＰＷＶ）や、頸動脈エコーによる内膜中膜複合体厚（ＩＭＴ）計測が一般的であり、臨床的な診断価値も明らかになっている。
【０００３】
ＩＭＴは、内膜と中膜と外膜からなる３層構造を有する動脈壁のうち、内膜と中膜とを合わせた厚さ（即ち、血管腔と内膜との境界から、中膜と外膜との境界までの長さ）をいう。近年の研究により、動脈硬化が進行するほど内膜中膜複合体が厚くなったりプラークが形成されたりすることが分かってきている。ここで、プラークとは、血管壁が内側に盛り上がった部分のことである。プラークの組織は、血栓や、脂肪性又は繊維性組織等、様々であり、剥離したプラークは頸動脈の狭窄や脳梗塞や脳虚血等の原因ともなっている。
【０００４】
ＩＭＴは、超音波検査（頸動脈超音波検査）によって計測できる。即ち、超音波探触子を被検体（患者）の頸部に当接させて、超音波探触子から超音波を送信する。超音波は、被検体内の構造物の表面（異なる組織の界面）において反射されるので、それによって生じる超音波エコーが超音波探触子によって受信され、受信信号に基づいて超音波画像が生成される。ここで、頸動脈におけるＩＭＴを計測するのは、頸動脈が、顔面の動脈に繋がる外頸動脈と脳動脈に繋がる内頸動脈との血管分岐部や頸動脈への血液の取り込み部など、血流の方向が変化する領域でプラークが形成され易く、動脈硬化の好発部位になるからである。
【０００５】
図９は正常時の血管壁、また図１０はプラークにより膜厚が大きくなった血管壁を示す超音波画像の例を示す。生成された超音波画像から血管壁の境界を判定しノギス等を用いて厚さを計測することによりＩＭＴを求めることができる。さらに、検査者（医師等のオペレータ）は、ＩＭＴに基づいて動脈硬化の程度を診断したり、その結果に基づいて心臓や脳を含む全身の血管状態を推測する。
【０００６】
図１１は、オリアリー等（O'Leary DH et al）により示されたＩＭＴと脳卒中危険率の関係を表すグラフである。ＩＭＴは脳卒中危険率と明らかな相関関係があり、ＩＭＴが１．１ｍｍ以上になると脳卒中危険率が急増することが分かる。
しかしながら、ＩＭＴは頸動脈の形態的変化のみを示す指標であり、血管の動的な性状を表すものではないので、これだけで動脈硬化の程度を評価するのは適当でない。
【０００７】
一方、脈波伝播速度（ＰＷＶ）は、心臓の収縮時点を計測し、頸動脈の脈波と大腿動脈の脈波を体表から検出し、心臓の収縮から脈波の発生までの伝播時間を計算して求めた速度で、動脈の硬さを表すパラメータとなる。ＰＷＶを用いて動脈硬化進展を定量的に診断することができ、また、血管年齢なども推計することができる。予防医学が重視されるようになり、ＰＷＶは血管の動的性状を表す新しい予防医学的指標として注目されている。
【０００８】
近年では、腕と足首の脈波からＰＷＶを簡単に計測する診断機器が市販されている。さらに、ＰＷＶを測定することにより、血管の弾性係数そのものであるスティフネスパラメータβを提示する心臓足首血管指数（ＣＡＶＩ）を表示する計器も提供されている。
図１２は、古幡博等が提示した、スティフネスパラメータβの年代別変化を見たグラフである。男女を問わず年齢が増すにつれてスティフネスパラメータβが増大することが分かる。
さらに、頸動脈エコーから血管壁の変位を算定することによって、スティフネスパラメータβ、血管径変化率、弾性率などの弾性指標を求める手法が開発されてきて、診断への応用が期待されている。
【０００９】
特許文献１には、拡張収縮変形の動画のみから血管年齢を判定する方法が開示されている。開示方法は、たとえば、動脈血管の最大拡張時と最大収縮時の血管径差を最大拡張時の血管径で割ったものを時間差で割った値を動脈硬化係数として、複数人の男女について年齢と動脈硬化係数との相関関係に基づいた比較情報を収集して記憶し、被検者の動脈硬化係数を求めて同年齢における平均的な動脈硬化係数に対しどの程度離れているかをパーセントで表して年齢標準比率とし、この年齢標準比率によって被検者の診断結果を表示するものである。動脈硬化の度合いを同年代の平均的な人と比較することで、動脈硬化発症リスクの認識性を向上させて生活習慣の改善意欲を高める効果がある。図１３は、特許文献１に示された、動脈血管の機械的性質を示すパラメータである動脈硬化係数と年齢の相関関係を表すグラフである。このグラフから、動脈硬化係数の年齢依存性が明らかに観察される。
【００１０】
また、特許文献２には、超音波で血管の断層画像を作成し、計測ライン上で血管壁の変位を演算し、計測ラインを基準としたサンプルゲートで血流速度を演算し、これからウエーブインテンシティＷＩを演算する装置が開示されている。ＷＩは、心臓から末梢へ向かう前進脈波と末梢から心臓へ向かう反射脈波のどちらの作用が優勢であるかを判別するための指標となるもので、動脈中の局所部位における圧力と血流速度との所定時間における変化分の積、もしくは局所部位における血圧の時間微分値と血流速度の時間微分値の積として求められる。ＷＩは、血管の性状や心臓の機能などを評価するための血管の弾性指標として利用することができる。
【００１１】
さらに、特許文献３には、スティフネスパラメータβを利用して局所血圧を求める超音波診断装置が開示されている。スティフネスパラメータβは血管内の血圧変化と血管断面積あるいは血管径の変化に係る係数で、血管の硬さを表す血管弾性指標である。
血管の形態的変化を示すＩＭＴと血管の硬さを表すパラメータ（弾性指標）とは、いずれも動脈硬化と正の相関を有することが認められるが、必ずしも一致するわけではない。すなわち、ＩＭＴが薄くても血管の動的変化がスムーズでない患者や、逆にＩＭＴが厚くても血管の動的な変化が大きな患者がいる。このため、ＩＭＴのみの診断でも、血管の動的な性状を示す弾性指標のみの診断でも、動脈硬化発症のリスクを正しく見積もることができないという問題があり、両者を複合的に観察する必要がある。
【特許文献１】特許第３８８２０８４号明細書
【特許文献２】特許第３４６４１８５号明細書
【特許文献３】特許第４０９１３６５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、ＩＭＴと血管の弾性指標を一緒に表示して複合的な観察により動脈硬化発症のリスクを的確に判定できる超音波診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明の１つの観点に係る超音波診断装置は、被検体に向けて超音波を送信し、被検体において反射された超音波エコーを受信することにより受信信号を出力する超音波探触子と、超音波探触子から出力される受信信号に基づいて、被検体の血管に関する超音波画像を表す画像データを生成する画像データ生成手段と、画像データ生成手段によって生成された画像データに基づいて血管のＩＭＴ（内膜中膜複合体厚）の計測をするＩＭＴ計測手段と、画像データ生成手段によって生成された画像データに基づいて血管の弾性指標を示す値を求める弾性指標計測手段と、第１座標軸にＩＭＴが表され、第２座標軸に血管の弾性指標を示す値が表された２次元座標系を表示する表示手段とを具備する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の１つの観点によれば、血管に関する超音波画像を表す画像データに基づいて得られた血管のＩＭＴと血管の弾性指標を２次元座標系に一緒に表示するため、ＩＭＴと血管の弾性指標を複合的に観察して動脈硬化発症のリスクを的確に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図、図２は計測方法の手順を示す流れ図、図３，４は血管膜の境界線の設定状況を示す概念図、図５は血管壁の変化状態を説明する線図、図６，７は表示画面例を示す図面である。
【００１６】
第１の実施形態に係る超音波診断装置は、超音波を送受信する超音波探触子と、超音波診断装置本体とを含んでいる。超音波診断装置本体は、超音波の送受信を制御すると共に取得された受信信号に基づいて超音波画像を表す画像データを生成し、さらに血管の内膜中膜複合体厚（ＩＭＴ）と血管の動的性状を示す弾性指標を計測し、ＩＭＴと弾性指標をディスプレイに表示する機能を有する。超音波診断装置本体には、診断に利用する資料となる動脈硬化リスク比較情報を記憶する機能を備え、診断結果を表示するディスプレイを付属し、また血圧を測定する血圧計が付属されている。
【００１７】
超音波探触子１０１は、コンベックスタイプ、リニアスキャンタイプ、又は、セクタスキャンタイプ等の、被検体に当接させて用いられるプローブである。超音波探触子１０１は、１次元又は２次元のトランスデューサアレイを構成する複数の超音波トランスデューサを備えている。これらの超音波トランスデューサは、印加される駆動信号に基づいて被検体に向けて超音波を送信すると共に、被検体において反射された超音波エコーを受信することにより受信信号を出力する。
【００１８】
各超音波トランスデューサは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Pb(lead) zirconate titanate）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン：polyvinylidene difluoride）に代表される高分子圧電素子等の圧電性を有する材料（圧電体）の両端に電極を形成した振動子によって構成される。そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮する。この伸縮によって、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生し、これらの超音波の合成によって超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することによって伸縮し、電気信号を発生する。これらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。
【００１９】
超音波診断装置本体は、送受信制御部１１１と、送信回路１１３と、受信回路１１５と、断層画像形成部１１７と、表示処理部１１９と、ＩＭＴ計測ライン設定部１２１と、ＩＭＴ計算部１２３と、計測トラッキング部１２５と、血管壁変位演算部１２７と、血圧測定部１２９と、β演算部１３１と、動脈硬化リスク判定部１３３とを備える。
また、超音波診断装置本体の周辺機器として、血圧計１０３とディスプレイ１０５が設けられていて、血圧測定部１２９が血圧計１０３からの測定結果を取り込み、表示処理部１１９がディスプレイ１０５の表示を制御する。なお、動脈硬化リスク判定部１３３で使用する動脈硬化リスク比較情報１０７は、超音波診断装置本体に設けた記憶装置から供給することもできる。
【００２０】
送受信制御部１１１は、送信回路１１３と受信回路１１５を介して超音波探触子１０１の超音波ビームの送信方向および超音波エコーの受信方向を順次設定するもので、設定された送信方向に応じて送信遅延パターンを選択する送信制御機能と、設定された受信方向に応じて受信遅延パターンを選択する受信制御機能とを有している。
ここで、送信遅延パターンとは、複数の超音波トランスデューサから送信される超音波によって所望の方向に超音波ビームを形成するために各超音波トランスデューサの駆動信号に与えられる遅延時間のパターンであり、受信遅延パターンとは、複数の超音波トランスデューサによって受信される超音波によって所望の方向からの超音波エコーを抽出するために受信信号に与えられる遅延時間のパターンである。複数の送信遅延パターン及び複数の受信遅延パターンが記憶装置に格納されていて、局面に応じ選択して利用される。
【００２１】
送信回路１１３は、複数のチャンネルを備えており、複数の超音波トランスデューサにそれぞれ印加される複数の駆動信号を生成する。その際に、送受信制御部１１１によって選択された送信遅延パターンに基づいて、複数の駆動信号にそれぞれの遅延時間を与えることができる。送信回路１１３は、複数の超音波トランスデューサから送信される超音波が超音波ビームを形成するように、複数の駆動信号の遅延量を調節して超音波探触子１０１に供給するようにしても良いし、複数の超音波トランスデューサから一度に送信される超音波が被検体の撮像領域全体に届くように構成した複数の駆動信号を超音波探触子１０１に供給するようにしても良い。
【００２２】
受信回路１１５は、複数のチャンネルを備えており、複数の超音波トランスデューサからそれぞれ出力される複数のアナログの受信信号を受信して増幅し、ディジタルの受信信号に変換する。さらに、送受信制御部１１１によって選択された受信遅延パターンに基づいて、複数の受信信号にそれぞれの遅延時間を与え、それらの受信信号を加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理によって、超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号（音線データ）が形成される。
次に、音線データは、ローパスフィルタ処理等によって包絡線検波処理を施して、ＳＴＣ（Sensitivity Time gain Control：センシティビティ・タイム・ゲイン・コントロール）によって超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正をする。
【００２３】
こうして処理された音線データは、複数フレーム分の音線データを蓄積するためのメモリ容量を有するシネメモリに順次格納される。受信回路１１５は、画像データ生成機能を備えて、ライブモードにおいては直接供給される音線データを入力し、フリーズモードにおいてはシネメモリから供給される音線データを入力して、入力された音線データに対して、Ｌｏｇ（対数）圧縮やゲイン調整等のプリプロセス処理を施して画像データを生成し、断層画像形成部１１７またはＩＭＴ計測ライン設定部１２１に出力する。
断層画像形成部１１７は、受信回路１１５から供給された超音波画像の画像データを通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像データに変換（ラスター変換）し、階調処理等の必要な画像処理を施して、表示処理部１１９に伝送する。
【００２４】
一方、ＩＭＴ計測ライン設定部１２１は、受信回路１１５から供給された画像データによって表される超音波画像においてＲＯＩ（関心領域）を設定して、ＲＯＩにおける深さ方向にＩＭＴ境界位置と判断できる所定数のライン（音線）を順次選択し、選択されたラインにおける画像データを抽出する。図３は、超音波画像から血管前壁における外膜と中膜の境界および内膜と血管腔の境界、さらに血管後壁における血管腔と内膜の境界および中膜と外膜の境界を選択してＩＭＴ計測ラインに設定したことを説明する概念図である。また、図４は、後壁の内側にプラークが形成された状態を検出する場合を表す概念図である。後壁血管腔と内膜の境界が一部血管腔側に盛り上がっていることが分かる。
【００２５】
ＩＭＴ計測ライン設定部１２１が選択されたラインについて抽出された画像データをＩＭＴ計算部１２３に供給すると、ＩＭＴ計算部１２３は、画像データの信頼性を検証した上で、血管のＩＭＴを自動計測する。このため、ＩＭＴ計算部１２３は、抽出された画像データに対して、ローパスフィルタやメディアンフィルタを用いたノイズ抑圧処理等の画像処理を施すことにより、参照データを生成する。画像データから生成された参照データは、患者情報及び検査情報、又は、患者の年齢や性別等に対応付けられて、所定の記憶装置に格納される。また、患者の年齢や性別等に応じて、典型的な参照データを予め格納しておくようにしても良い。
【００２６】
さらに、オペレータの操作もしくは装置の自動操作手順に従って、記憶装置に格納されている参照データ、又は、抽出された画像データから生成された参照データを、実際に用いられる参照データとして選択する。画像について設定されたＲＯＩの内から、ＩＭＴ計測の信頼性を評価する評価領域（深さ方向における領域）を設定し、設定された領域におけるＩＭＴ計測の信頼性を算出する。例えば、設定された評価領域における画像データと参照データとの深さ方向の位置を合わせた後に、設定された領域における深さ方向の所定数のラインに沿って、画像データと参照データとの差の絶対値を積分し、又は、差の分散値を求めることにより、ＩＭＴ計測の信頼性を算出することができる。さらに、算出されたＩＭＴ計測の信頼性の値を閾値と比較することにより、ＩＭＴ計測の信頼性を判定する。
【００２７】
設定された評価領域におけるＩＭＴ計測の信頼性が良好であると判定した場合には、ＩＭＴ計算部１２３が、評価領域内について選択されたラインにおいて得られた画像データを用いて血管のＩＭＴを自動計測する。頸動脈超音波検査においては、血管径とｍａｘ（最大）ＩＭＴとが計測され、さらに、プラークなどの堆積についても大きさの判断を的確にするためｍｅａｎ（平均）ＩＭＴが算出される。このｍｅａｎＩＭＴは、例えば、ｍａｘＩＭＴとその両側１ｃｍの位置Ａ，ＢにおけるＩＭＴとを求め、それら３点の平均値｛ｍａｘＩＭＴ＋ＩＭＴ（Ａ）＋ＩＭＴ（Ｂ）｝／３を算出することにより得られる。こうして求められたＩＭＴは、動脈硬化リスク判定部１３３に伝達される。
【００２８】
また、ＩＭＴ計測ライン設定部１２１で設定されたＩＭＴ計測の信頼性の高いＩＭＴ計測ラインは、計測ライントラッキング部１２５で血管壁変位波形と血管径の自動追跡に使用される基準ラインとすることができる。計測ライントラッキング部１２５では、設定されたＩＭＴ計測ラインの特定の点を追跡対象として、画像データに対して画像処理を施してラインを自動識別してトラッキングし、血管壁位置の変化を追跡する。計測ラインをトラッキングする手法には、断層像のパターンマッチング法、ゼロクロス点法、組織ドプラ法、位相差トラッキング法等、いろいろな方法があるが、どの手法によってもよいことはいうまでもない。
【００２９】
なお、画像データにおいて血管腔は一般に信号レベルが低いため、トラッキングの失敗につながりやすいので、ＩＭＴ計測ラインより若干外膜側に略平行移動したものをトラッキングの対象にしても良い。このように、ＩＭＴ計測ラインをもとに、トラッキングの開始線を設定することで、測定時間の短縮につながり、医師等や被検者の負荷を軽減することができる。
さらに、血管の収縮期位置と拡張期位置に線を引けば、Ｄｄ／Ｄｓも計測可能である。血管壁変位演算部１２７は、血管壁変位波形に基づいて、心臓収縮期血管径Ｄｓと心臓拡張期血管径Ｄｄを算出する。
【００３０】
図５は、血管壁の時間軸に沿った変化を示す図面である。血管径Ｄは心臓収縮期に最大値Ｄｓをとり、心臓拡張期に最小値Ｄｄをとる。血管壁変位演算部１２７は、画像データから血管径Ｄの変化を追跡して最大血管径Ｄｓと最小血管径Ｄｄを求め、β演算部１３１に伝送する。
一方、カフ形血圧計１０３で測定する血圧Ｐは、心臓の収縮と拡張にそれぞれ対応して最高値Ｐｓと最低値Ｐｄをとるので、血圧指示値の最大値と最小値から容易に読み取ることができる。これらの血圧データは自動であるいは手動で血圧測定部１２９に入力され、さらにβ演算部１３１に伝送される。
【００３１】
β演算部１３１は、β＝｛Ｌｏｇ（Ｐｓ／Ｐｄ）｝／（Ｄｓ／Ｄｄ−１）よりスティフネスパラメータβを算出して、動脈硬化リスク判定部１３３に伝送する。
動脈硬化リスク判定部１３３は、入力されたスティフネスパラメータβとＩＭＴ計算部１２３から与えられたＩＭＴを複合的に考慮して、動脈硬化リスクを判定する。ここでは、図６に示すように、第１座標軸にＩＭＴを表し第２座標軸にスティフネスパラメータβを表す２次元座標系を用意し、ＩＭＴ−β平面上に動脈硬化リスクの度合いを大中小に分類した領域を描き入れておいて、患者の血管の状態をＩＭＴ−β平面上に表示することにより動脈硬化リスクを認識させる方法を採用することができる。
【００３２】
動脈硬化リスクは、多数の被検者について測定した結果を用いて評価することで決定したものを、動脈硬化リスク比較情報１０７として記憶装置に格納しておき、動脈硬化リスク判定部１３３が判定時に記憶装置から取り出して利用する。
なお、動脈硬化リスク比較情報１０７は、図７に示すように、血管年齢に従って分類した領域を設定するものであってもよい。血管年齢は、多数の被検者について測定した結果から年齢層にとって平均的な指標値を採用して決定する。また、健常者と判定できる境界における指標値に従ってもよい。
形成された２次元座標系のグラフは、表示処理部１１９に供給される。
【００３３】
表示処理部１１９は、断層画像形成部１１７から供給された画像データと、動脈硬化リスク判定部１３３から入力した２次元座標系のグラフとに基づいて、表示用の画像データを生成する。なお、表示処理部１１９に、ゲイン調整及びコントラスト調整を含む線形の階調処理や、γ補正を含む非線形の階調処理等の画像処理を施す画像処理機能を付属させてもよい。さらに、Ｄ／Ａ変換器を備えて、表示用の画像データをアナログの画像信号に変換してディスプレイ１０５に出力する。ディスプレイ１０５は、例えば、ラスタスキャン方式のＬＣＤディスプレイ等であり、表示処理部１１９でアナログ変換された画像信号に基づいて、超音波画像の動画又は静止画や、ＩＭＴとβをプロットした２次元座標グラフ等を表示する。
医師や被検者は、ディスプレイ１０５に表示された２次元座標グラフにより、血管の形態的情報（ＩＭＴ）と弾性指標(スティフネスパラメータβ)の複合的な状態から動脈硬化の発症リスクを直感的にかつ的確に認識することができる。
【００３４】
次に、図２のフローチャートに基づき、本発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置の動作について説明する。
まず、ステップＳ１において、ディスプレイ１０５に表示された頸動脈断層像の動画像が安定して取得できていることを確認し、フリーズボタンを押す。すると、フリーズボタンを押す数拍程度前(３秒程度)から現在までの動画像がメモリに保存され、保存された最初のフレームがディスプレイ１０５の画面上に表示される(ステップＳ２)。
【００３５】
また、カフ型血圧計で得られた最高血圧を収縮期圧力Ｐｓとして、最低血圧を拡張期圧力Ｐｄとして、手動あるいはオンラインで入力する(ステップＳ３)。
ＩＭＴ計測ライン設定部１２１は、図３に示すように、断層画像中にＩＭＴ計測ラインを設定する(ステップＳ４)。計測トラッキング部１２５が、初めの画像からフリーズボタンを押した時点の画像まで使って、ＩＭＴ計測ラインをトラッキングし(ステップＳ５)、図５のような血管壁変位波形を求める。血管壁変位演算部１２７が、この血管壁変位波形より心臓収縮期血管径Ｄｓと心臓拡張期血管径Ｄｄを算出する(ステップＳ６)。
【００３６】
ステップＳ７において、β演算部１３１が、下式
β＝｛Ｌｏｇ（Ｐｓ／Ｐｄ）｝／（Ｄｓ／Ｄｄ−１）
を使ってスティフネスパラメータβを算出する。なお、βの値は、ＩＭＴ計測ラインを引いた音線ライン上の平均値であることが望ましいが、計算時間等の制約で特定の１音線ラインになっても大きな影響はない。
【００３７】
一方、ＩＭＴ計算部１２３は、ステップＳ４において設定したＩＭＴ計測ラインにおいて得られた画像データを取り込んで、血管のＩＭＴを自動計測する(ステップＳ８)。プラークなどの堆積についても大きさの判断を的確にするため、例えば、ｍａｘＩＭＴとその両側１ｃｍの位置Ａ，ＢにおけるＩＭＴの３点について平均値｛ｍａｘＩＭＴ＋ＩＭＴ（Ａ）＋ＩＭＴ（Ｂ）｝／３を算出して求めたｍｅａｎＩＭＴを利用する。
【００３８】
こうして求められたＩＭＴと、β演算部１３１で求めたスティフネスパラメータβをそれぞれ第１座標軸と第２座標軸に対してプロットすることにより、２次元表示にする（ステップＳ９）。
最後に、ステップＳ１０において、動脈硬化リスク判定部１３３がＩＭＴとβの組み合わせを動脈硬化リスク比較情報１０７と比較して、被検者の血管状態の動脈硬化リスクを評価する。評価血管は、ディスプレイ１０５において、たとえば図６に表すグラフなどの形で表示される。図６に示す例においては、被検体に関する頸動脈のＩＭＴと血管の弾性指標であるスティフネスパラメータβを、動脈硬化発症のリスクの高さで領域表示した２次元座標系にＩＭＴと血管の弾性指標を複合して２次元座標として表示するため、動脈硬化発症のリスクを、ＩＭＴのみの診断やβのみの診断より的確に判定することができ、医師や被検者によりわかりやすく伝えることが可能になる。
【００３９】
なお、図６のグラフは、たとえば、動脈硬化発症リスクを大、中、小のランクに分類しランクを表す領域を赤・黄色・青などに色分け表示した２次元座標面に、被検者のＩＭＴとβで表す座標をプロットすることにより、被検者の発症リスクが簡単に理解できるようにすることが好ましい。一般的に、ＩＭＴが大きくても弾性指標が小さければ、また、弾性指標が大きくてもＩＭＴが小さければ、動脈硬化リスクは小さい。したがって、リスク分類ゾーンは原点を囲む環状に表示される。
【００４０】
また、動脈硬化リスクを血管年齢として表現することも発症リスクの認識性を高めるために効果がある。図７は、多数の被検者について収集したＩＭＴとβのデータから、年齢に対する平均的なＩＭＴとβを算定して、年齢層ごとに領域表示したものである。被検者のＩＭＴとβで表す座標をプロットして血管年齢を見いだし、たとえば、図７のグラフ欄外に「あなたの血管年齢は８０歳です。あなたの年齢５５歳より２５歳上で、要注意です。」と表示するなど、実年齢と比較してリスクを喚起することができる。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態においては、血管の弾性指標としてスティフネスパラメータβを使ったが、血管径変化、弾性率、ＷＩ(ウェーブインテンシティ)を使っても同様のことがいえる。第２の実施形態は、血管の弾性指標として弾性率を使ったものである。
図８は、第２の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。図１におけるβ演算部１３１を弾性率演算部１３２と換えただけで、他は変わらないので、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、説明を省略する。
【００４２】
血管の弾性指標として弾性率を使った第２実施形態の場合は、計測ライントラッキング部１２５で、前壁、後壁外膜-中膜境界のＩＭＴ計測ラインもトラッキングし、１心拍中のＩＭＴの最大値Ｔｄ、最小値Ｔｓを求め、下式
Ｅ＝（Ｐｓ−Ｐｄ）／｛（Ｔｄ−Ｔｓ）／Ｔｄ｝
より弾性率Ｅを求める。この場合、弾性率Ｅの測定箇所が、自動的にＩＭＴ内部に限定されるため、測定箇所依存性の無い安定した弾性率データとなり、他の測定データと比較しやすいという利点がある。
【００４３】
また、さらに高度なアルゴリズムを用いる場合、内膜ＩＭＴ計測ラインと外膜-中膜境ＩＭＴ計測ラインとの間を分割して、各領域の弾性率を計測してもよい。
このように、図８に示す計測処理部の動作が第１の実施形態と異なっており、その他の点に関しては第１の実施形態と同様である。
【００４４】
また、血管の弾性指標としてＷＩ(ウェーブインテンシティ)を使う実施形態の場合は、弾性率演算器をＷＩ演算器に換えて、血圧Ｐの時間微分と血流速度Ｕの時間微分の積を算出するようにすればよい。血流速度Ｕは、超音波探触子を使ったドプラ計測器で頸動脈における値を求めることができる。
なお、血管の弾性指標として血管径変化を使う実施形態の場合は、上記より血圧計周りの手順を除くだけで、他は変化がない。血管径変化は、血管の超音波画像から得ることができる。
【００４５】
上記実施形態における、送受信制御部１１１、断層画像生成部１１７、表示処理部１１９、ＩＭＴ計測ライン設定部１２１、ＩＭＴ計算部１２３、計測ライントラッキング部１２５、血管壁変位演算部１２７、血圧測定部１２９、β演算部１３１、弾性率演算部１３２、動脈硬化リスク判定部１３３などは、中央演算装置（ＣＰＵ）とＣＰＵに各種の処理を行わせるためのソフトウエアとによって構成されるが、それらをディジタル回路又はアナログ回路で構成してもよい。なお、ソフトウエアは、図示しない格納部に格納されている。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、被検体に向けて超音波を送信し、被検体において反射された超音波エコーを受信することにより、超音波画像データを生成すると共に、血管のＩＭＴの計測を行う機能を有する超音波診断装置において、被検者に対して動脈硬化発症リスクをより的確にかつ高い認識性をもって伝えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る計測方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】超音波画像からＩＭＴ計測ラインを設定する状況を説明する概念図である。
【図４】超音波画像においてプラークが存在するときにＩＭＴ計測ラインを設定する状況を説明する概念図である。
【図５】トラッキングにより得られた血管壁の変化状態を説明する線図である。
【図６】動脈硬化リスクの度合いをゾーン表示した２次元座標にＩＭＴとβの組み合わせ座標を表示したディスプレイ画面を示す図面である。
【図７】血管年齢をゾーン表示した２次元座標にＩＭＴとβの組み合わせ座標を表示したディスプレイ画面を示す図面である。本発明の第２の実施形態に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る計測方法の手順を示すフローチャートである。
【図９】正常時の血管壁を示す超音波画像の例を示す図である。
【図１０】プラークにより膜厚が大きくなった血管壁を示す超音波画像の例を示す図である。
【図１１】ＩＭＴと脳卒中危険率の関係を表すグラフである。
【図１２】スティフネスパラメータβの年代別変化を示すグラフである。
【図１３】動脈血管の機械的性質を示す動脈硬化係数と年齢の相関関係を表すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１０１  超音波探触子
１０３  血圧計
１０５  ディスプレイ
１０７  動脈硬化リスク比較情報
１１１  送受信制御部
１１３  送信回路
１１５  受信回路
１１７  断層画像形成部
１１９  表示処理部
１２１  ＩＭＴ計測ライン設定部
１２３  ＩＭＴ計算部
１２５  計測トラッキング部
１２７  血管壁変位演算部
１２９  血圧測定部
１３１  β演算部
１３２  弾性率演算部
１３３  動脈硬化リスク判定部
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図３】
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【図４】
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【図９】
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【図１０】
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