(57)【要約】  血管内の血流速度分布を測定することにより、非侵襲的に血液性状などを評価できる指標値を求めることができる血管機能検査装置を提供する。  第１血液性状指標値算出手段９０は、予め定められた血液ずり速度SRをパラーメータとするヘマトクリット値Htと血液粘度μとの基準関係から、血液粘度分布ＤＶおよび血液ずり速度分布ＤＳＲ内の複数点における抽出された血液粘度μと血液ずり速度SRとに基づいて、その複数点毎の推定ヘマトクリット値Hteを導出する。また、第２血液性状指標値算出手段９２は、前記基準関係を何れの血液ずり速度SRでも同率で変形させることにより、推定ヘマトクリット値Hte’のばらつき範囲を最小にしたときのそのばらつき範囲に関連する値を血液性状指標値X1として算出する。従って、血液性状を評価できる血液性状指標値X1を非侵襲で求めることができ、その血液性状を客観的に容易に評価できる。
2010143272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
経皮的に生体内の血管に向けて超音波を入射させて非侵襲的に測定された血流速度分布から前記血管内の血液の粘度分布およびずり速度分布を算出し、該粘度分布および該ずり速度分布に基づいて血液性状を評価できる血液性状指標値を算出する血管機能検査装置であって、
予め定められたずり速度をパラメータとするヘマトクリット値と血液粘度との基準関係から、前記粘度分布および前記ずり速度分布内の前記血管内に予め設定された複数点における抽出された血液粘度とずり速度とに基づいて該複数点毎の推定ヘマトクリット値を導出する第１血液性状指標値算出手段と、
前記基準関係を何れのずり速度でも同率で変形させることにより、前記複数点の推定ヘマトクリット値のばらつき範囲を最小にしたときの該複数点の推定ヘマトクリット値の最小ばらつき範囲に関連する値を前記血液性状指標値として算出する第２血液性状指標値算出手段と
を、含むことを特徴とする血管機能検査装置。
【請求項２】
前記複数点の推定ヘマトクリット値の最小ばらつき範囲に関連する値は、該複数点の推定ヘマトクリット値の平均値である
ことを特徴とする請求項１に記載の血管機能検査装置。
【請求項３】
前記第２血液性状指標値算出手段は、前記複数点の推定ヘマトクリット値のばらつき範囲を最小にしたときの該複数点の推定ヘマトクリット値のそれぞれと予め定められた基準ヘマトクリット値との差の平均値を前記血液性状指標値として算出し、
前記複数点の推定ヘマトクリット値と前記基準ヘマトクリット値との差の平均値が所定の残差平均判定値より大きい場合には、前記血液性状が異常であると判断する血液性状異常検出手段を含む
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の血管機能検査装置。
【請求項４】
前記第２血液性状指標値算出手段は、前記基準関係を何れのずり速度でも同率で変形させる場合には該基準関係を定めるずり速度毎の関係式を相互に同じ係数で変化させ、前記複数点の推定ヘマトクリット値のばらつき範囲を最小にしたときの前記係数を前記血液性状指標値とする
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の血管機能検査装置。
【請求項５】
予め記憶された２次元または３次元のナビエ-ストークス方程式から、前記血流速度分布に基づいて前記粘度分布を算出する血液粘度分布算出手段を含む
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の血管機能検査装置。
【請求項６】
前記超音波を入射させて前記血管内の前記血流速度分布を測定することと並行して、阻血開放後の該血管の径変化割合を測定する血管径測定手段と、
前記血液の粘度分布と前記ずり速度分布とに基づいてずり応力分布を算出するずり応力算出手段と、
該ずり応力分布内のずり応力の最大値と前記血管の径変化割合の最大値との比を血管拡張機能を評価できる血管拡張指標値として算出する血管拡張指標値算出手段と
を、含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の血管機能検査装置。
【請求項７】
前記血管拡張指標値が予め設定された正常判定範囲を外れる場合には前記血管拡張機能が異常であると判断する血管拡張機能異常検出手段を含む
ことを特徴とする請求項６に記載の血管機能検査装置。
【請求項８】
前記超音波を前記血管に向けて発射する超音波プローブは、複数個の超音波発振子が直線的に前記血管の長手方向に配列された長手方向超音波アレイ探触子と、複数個の超音波発振子が直線的に前記血管の長手方向とは直交して配列された直交方向超音波アレイ探触子とを備えており、
前記長手方向超音波アレイ探触子からの超音波により前記血流速度分布を測定し、前記直交方向超音波アレイ探触子からの超音波により前記血管の径変化割合を測定する
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の血管機能検査装置。
【請求項９】
前記超音波を前記血管に向けて放射する超音波プローブは、複数個の超音波発振子が直線的に前記血管の長手方向に配列された長手方向超音波アレイ探触子を備えており、
前記長手方向超音波アレイ探触子に、前記血流速度分布を測定するための作動と前記血管の径変化割合を測定するための作動とを時間経過に従って交互に行わせる
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の血管機能検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非侵襲的に生体の血液性状を評価する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波ドプラ計測によって血管内の血流速度分布を測定する血管機能検査装置が従来から知られている。例えば、特許文献１に記載された血管機能検査装置がそれである。その特許文献１の血管機能検査装置は、上記測定された血流速度分布から血管内の血液の粘度分布およびずり速度分布を算出する。更に、その血管機能検査装置は、その算出した粘度分布とずり速度分布とからずり応力分布を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１６６９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
確かに、前記血流速度分布、粘度分布、ずり速度分布、及び、ずり応力分布が非侵襲的に測定されることは医療診断において有効ではある。しかし、それらの測定結果は、臨床の場で実用的に利用されるためには、血液性状などが定量化された指標値（例えば、ヘマトクリット値など）に変換される必要があった。なお、このような課題は未公知のことである。【０００５】
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、血管内の血流速度分布を測定することにより、非侵襲的に血液性状などを評価できる指標値を求めることができる血管機能検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するための本発明の要旨とするところは、（ａ）経皮的に生体内の血管に向けて超音波を入射させて非侵襲的に測定された血流速度分布から前記血管内の血液の粘度分布およびずり速度分布を算出し、その粘度分布およびそのずり速度分布に基づいて血液性状を評価できる血液性状指標値を算出する血管機能検査装置であって、（ｂ）予め定められたずり速度をパラメータとするヘマトクリット値と血液粘度との基準関係から、前記粘度分布および前記ずり速度分布内の前記血管内に予め設定された複数点における抽出された血液粘度とずり速度とに基づいてその複数点毎の推定ヘマトクリット値を導出する第１血液性状指標値算出手段と、前記基準関係を何れのずり速度でも同率で変形させることにより、前記複数点の推定ヘマトクリット値のばらつき範囲を最小にしたときのその複数点の推定ヘマトクリット値の最小ばらつき範囲に関連する値を前記血液性状指標値として算出する第２血液性状指標値算出手段とが、前記血管機能検査装置に含まれることにある。
【発明の効果】
【０００７】
このようにすれば、血液性状を評価できる前記血液性状指標値、例えばヘマトクリット値などに相当する指標値を非侵襲で求めることができ、その血液性状を客観的に容易に評価できる。【０００８】
ここで、好適には、前記複数点の推定ヘマトクリット値の最小ばらつき範囲に関連する値は、その複数点の推定ヘマトクリット値の平均値である。このようにすれば、従来から臨床の場で利用されているヘマトクリット値に相当する指標値を非侵襲で得ることができる。【０００９】
また、好適には、（ａ）前記第２血液性状指標値算出手段は、前記複数点の推定ヘマトクリット値のばらつき範囲を最小にしたときのその複数点の推定ヘマトクリット値のそれぞれと予め定められた基準ヘマトクリット値との差の平均値を前記血液性状指標値として算出し、（ｂ）前記複数点の推定ヘマトクリット値と前記基準ヘマトクリット値との差の平均値が所定の残差平均判定値より大きい場合には、前記血液性状が異常であると判断する血液性状異常検出手段が、前記血管機能検査装置に含まれる。このようにすれば、上記血液性状異常検出手段が無いものと比較して、上記血液性状が異常であるか否かの判断が一層容易なものとなる。【００１０】
また、好適には、前記第２血液性状指標値算出手段は、前記基準関係を何れのずり速度でも同率で変形させる場合にはその基準関係を定めるずり速度毎の関係式を相互に同じ係数で変化させ、前記複数点の推定ヘマトクリット値のばらつき範囲を最小にしたときの前記係数を前記血液性状指標値とする。このようにすれば、血液粘度に影響するヘマトクリット値以外の要因、例えば血漿タンパク質濃度などから見た血液性状を、上記血液性状指標値（係数）に基づいて評価できる。【００１１】
また、好適には、予め記憶された２次元または３次元のナビエ-ストークス方程式から、前記血流速度分布に基づいて前記粘度分布を算出する血液粘度分布算出手段が、前記血管機能検査装置に含まれる。このようにすれば、実用的な血管機能検査装置に本発明を適用できる。【００１２】
また、好適には、（ａ）前記超音波を入射させて前記血管内の前記血流速度分布を測定することと並行して、阻血開放後のその血管の径変化割合を測定する血管径測定手段と、（ｂ）前記血液の粘度分布と前記ずり速度分布とに基づいてずり応力分布を算出するずり応力算出手段と、（ｃ）そのずり応力分布内のずり応力の最大値と前記血管の径変化割合の最大値との比を血管拡張機能を評価できる血管拡張指標値として算出する血管拡張指標値算出手段とが、前記血管機能検査装置に含まれる。このようにすれば、前記血管の径変化割合の測定結果を、前記血液のずり応力を基準として評価できる。【００１３】
また、好適には、前記血管拡張指標値が予め設定された正常判定範囲を外れる場合には前記血管拡張機能が異常であると判断する血管拡張機能異常検出手段が、前記血管機能検査装置に含まれる。このようにすれば、上記血管拡張機能異常検出手段が無いものと比較して、上記血管拡張機能が異常であるか否かの判断が一層容易なものとなる。【００１４】
また、好適には、（ａ）前記超音波を前記血管に向けて発射する超音波プローブは、複数個の超音波発振子が直線的に前記血管の長手方向に配列された長手方向超音波アレイ探触子と、複数個の超音波発振子が直線的に前記血管の長手方向とは直交して配列された直交方向超音波アレイ探触子とを備えており、（ｂ）前記長手方向超音波アレイ探触子からの超音波により前記血流速度分布を測定し、前記直交方向超音波アレイ探触子からの超音波により前記血管の径変化割合を測定する。このようにすれば、実用化されている超音波プローブを用いて、上記血流速度分布の測定と上記血管の径変化割合の測定とを並行して行うことができる。例えば、上記長手方向超音波アレイ探触子と上記直交方向超音波アレイ探触子とを極めて短いサイクルで交互に作動させることにより、上記血流速度分布の測定と上記血管の径変化割合の測定とを並行して行うことができる。【００１５】
また、好適には、（ａ）前記超音波を前記血管に向けて放射する超音波プローブは、複数個の超音波発振子が直線的に前記血管の長手方向に配列された長手方向超音波アレイ探触子を備えており、（ｂ）前記長手方向超音波アレイ探触子に、前記血流速度分布を測定するための作動と前記血管の径変化割合を測定するための作動とを時間経過に従って交互に行わせる。このようにすれば、実用化されている超音波プローブを用いて、上記血流速度分布の測定と上記血管の径変化割合の測定とを並行して行うことができる。例えば、前記長手方向超音波アレイ探触子に、上記血流速度分布を測定するための作動と上記血管の径変化割合を測定するための作動とを極めて短いサイクルで交互に行わせる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施例である血管機能検査装置の全体的な構成を表した図である。
【図２】図１の血管機能検査装置に用いられる超音波プローブの血管に対する姿勢を表すためのｘ0ｙ0ｚ0軸直交座標軸を説明する図である。
【図３】図２の超音波プローブから超音波が放射される計測対象である血管の多層膜構成を説明するための拡大図である。
【図４】図２の超音波プローブからの超音波で測定され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５】図１の血管機能検査装置に備えられた制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図６】図５の血管機能検査装置に備えられた血流速度分布測定手段により測定される血流速度分布のイメージ図である。
【図７】図５の血管機能検査装置に備えられた血流速度分布測定手段により測定される血流速度分布を算出する式に用いられる符号を説明するための図である。
【図８】図５の血管機能検査装置に備えられた血液粘度分布算出手段により算出される血液粘度分布のイメージ図である。
【図９】図２の超音波プローブからの超音波で血流速度分布が測定された血管内の空間が仮想的に細分化された複数のサブ領域に分割された状態を例示した図である。
【図１０】図５の血管機能検査装置に備えられたずり速度分布算出手段により算出される血液ずり速度分布のイメージ図である。
【図１１】図５の血管機能検査装置に備えられたずり応力分布算出手段により算出される血液ずり応力分布のイメージ図である。
【図１２】図５の血管機能検査装置において、血液粘度分布および血液ずり速度分布内から抽出された血液粘度及び血液ずり速度の関係を例示した図である。
【図１３】図５の血管機能検査装置に予め設定されている血液ずり速度をパラーメータとするヘマトクリット値と血液粘度との基準関係を示した図である。
【図１４】図１３の前記基準関係を何れの血液ずり速度でも同率で変形させることを説明する図である。
【図１５】図５の血管機能検査装置（電子制御装置）の制御作動の要部、すなわち、非侵襲的に血液性状と血管拡張機能とを評価する制御作動を説明するためのフローチャートである。
【図１６】図１５のＳＡ５で実行される制御作動の要部、すなわち、血液性状指標値の算出や血液性状の異常検出などを行う制御作動を説明するためのフローチャートである。
【図１７】図１５のＳＡ６で実行される制御作動の要部、すなわち、血管拡張指標値の算出や血管拡張機能の異常検出などを行う制御作動を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【実施例】
【００１８】
図１は、センサ保持器１０に保持されたハイブリッドプローブユニット１２を用いて、生体１４の上腕１６の皮膚１８の上からその皮膚１８直下に位置する血管２０内の血流速度分布およびその血管２０の直径を測定する血管機能検査装置２２の全体的な構成を表した図である。【００１９】
ハイブリッドプローブユニット１２は、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２列の第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂとそれらの長手方向中央部を連結する長軸用超音波アレイ探触子Ｃとを一平面上すなわち平坦な探触面２７に有して成るＨ型の超音波プローブ２４と、その超音波プローブ２４を位置決めするための多軸駆動装置（位置決め装置）２６とを備えている。それら第１短軸用超音波アレイ探触子Ａ、第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂ、および長軸用超音波アレイ探触子Ｃは、たとえば圧電セラミックスから構成された多数個の超音波振動子（超音波発振子）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。なお、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａは本発明の直交方向超音波アレイ探触子に対応し、長軸用超音波アレイ探触子Ｃは本発明の長手方向超音波アレイ探触子に対応する。【００２０】
図２は、本実施例で用いられるｘ0ｙ0ｚ0軸直交座標軸を説明するためのものであり、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの長手方向と平行でその第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの直下に位置し血管２０又はその付近を通る方向をｚ0軸とし、長軸用超音波アレイ探触子Ｃの長手方向と平行でｚ0軸と直交する方向をｘ0軸とし、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの長手方向と長軸用超音波アレイ探触子Ｃの長手方向との交点を通り且つ前記ｘ0軸方向およびｚ0軸方向に直交する方向をｙ0軸とする。超音波プローブ２４は、多軸駆動装置２６によりｚ0軸方向に並進、および、ｙ0軸およびｚ0軸まわりに回動させられるようになっている。【００２１】
図３に示すように、たとえば上腕動脈である血管２０は、内膜Ｌ１、中膜Ｌ２、外膜Ｌ３から成る３層構造を備えている。超音波の反射は音響インピーダンスの異なる部分で発生することから、実際は血管内腔の血液と内膜Ｌ１の境界面、および中膜Ｌ２と外膜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。画像中においては、血液と内膜Ｌ１との境界面は表示され難いけれども、その距離を血管径として計測し、その変化率すなわち内腔径の拡張率Ｒを用いることが望まれる。【００２２】
図１に戻って、血管機能検査装置２２は、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って入力信号を処理するＣＰＵを有する所謂マイクロコンピュータから構成された電子制御装置２８と、モニタ画面表示装置（画像表示装置）３０と、超音波駆動制御回路３２と、３軸駆動モータ制御回路３４とを備えている。上記電子制御装置２８によって超音波駆動制御回路３２から駆動信号が供給されてハイブリッドプローブユニット１２の超音波プローブ２４の第１短軸用超音波アレイ探触子Ａ、第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂ、および長軸用超音波アレイ探触子Ｃから超音波が放射され、その第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂおよび長軸用超音波アレイ探触子Ｃにより検知された超音波反射信号を受けてその超音波反射信号の処理が行われることによって、皮膚１８下の超音波画像が発生させられモニタ画面表示装置３０に表示される。【００２３】
ここで、モニタ画面表示装置３０は、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａによる超音波画像と、第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂによる超音波画像と、長軸用超音波アレイ探触子Ｃによる超音波画像とを、それぞれ所定の画像表示領域に表示する。さらには、それらの画像表示領域は、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。【００２４】
また、モニタ画面表示装置３０は、ＦＭＤ（血流依存性血管拡張反応）の評価に際しては、その内膜の径の変化率すなわち内腔径の拡張率Ｒを時系列的に表示する。【００２５】
また、上述のようにＦＭＤの評価および血管２０の超音波画像が生成されるに際して、超音波プローブ２４は、血管２０に対して所定の計測位置となるよう電子制御装置２８によって３軸駆動モータ制御回路３４から駆動信号を供給された多軸駆動装置２６が駆動することにより位置決めさせられる。上記所定の計測位置とは、上記第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂが血管２０に対して直交する位置、且つ、長軸用超音波アレイ探触子Ｃが血管２０に対して平行となる位置である。更に、長軸用超音波アレイ探触子Ｃによる血管２０の縦断面画像に血管２０の直径が現れる位置である。【００２６】
センサ保持器１０は、三次元空間内の所望の位置すなわち所定の計測位置において生体１４の上腕１６の皮膚１８の上からその皮膚１８直下に位置する血管２０を変形させない程度に軽く接触させる状態でハイブリッドプローブユニット１２を所望の姿勢で保持する。上記ハイブリッドプローブユニット１２の超音波プローブ２４の端面と皮膚１８との間には、通常、超音波の減衰、境界面における反射や散乱を抑制して超音波画像を明瞭とするためのよく知られたゼリー等のカップリング剤が介在させられる。このゼリーは、たとえば寒天等の高い割合で水を含むゲル状の吸水性高分子であって、空気よりは固有インピーダンス（＝音速×密度）が十分に高く大きく超音波送受信信号の減衰を抑制するものである。また、そのゼリーに換えて、水を樹脂製袋内に閉じ込めた水袋、オリーブ油、グリセリン等が用いられ得る。【００２７】
上記センサ保持器１０は、たとえば磁気的吸着力により机、台座等に固定されるマグネット台３６と、前記ハイブリッドプローブユニット１２が固定されるユニット固定具３８と、マグネット台３６およびユニット固定具３８に一端が固定され且つ球状に形成された先端部４２を備えた連結部材４４、４５と、それら連結部材４４、４５を介して、マグネット台３６とユニット固定具３８とを相対移動可能に連結し支持する自在アーム４０とを備えている。上記自在アーム４０は、相互に回動可能に連結された２つのリンク４６、４７と、そのリンク４６、４７の一端にて前記各先端部４２に所定の抵抗が付勢されつつその先端部４２に対して回曲可能に嵌め入れられた勘合穴４８をそれぞれ有する回曲関節部５０、５１と、各リンク４６、４７の他端にてその他端を相互に相対回動可能に連結し且つその連結箇所を貫設するねじ穴に螺合されたおねじ付き固定ノブ５２が締め付けられることで得られる締着力により相対回動不能にされる回動関節部５４とを、有する。【００２８】
多軸駆動装置２６は、ｚ0軸回動アクチュエータにより超音波プローブ２４のｚ0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ｚ0軸回動（ヨーイング）機構と、ｚ0軸回動アクチュエータによって超音波プローブ２４のｚ0軸方向の並進位置を位置決めするためのｚ0軸並進機構と、ｙ0軸アクチュエータにより超音波プローブ２４のｙ0軸まわりの回動位置を位置決めするためのｙ0軸回動機構とから構成されている。【００２９】
図１において、超音波駆動制御回路３２は、電子制御装置２８からの指令に従って、たとえば上記第１短軸用超音波アレイ探触子Ａを構成する一列に配列された多数個の超音波振動子ａ１乃至ａｎのうち、その端の超音波振動子ａ１ら、一定数の超音波振動子群たとえば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血管２０に向かって順次放射させ、超音波振動子を１個ずつずらしながらその超音波ビームをスキャン（走査）させたときの放射毎の反射波を受信して電子制御装置２８へ入力させる。【００３０】
電子制御装置２８は、上記反射波に基づいて画像を合成し、皮膚１８下における血管２０の横断面画像（短軸画像）、あるいは縦断面画像（長軸画像）を生成させて、モニタ画面表示装置（画像表示装置）３０にそれぞれ表示させる。また、その画像から、血管２０の径或いは内皮１１１の直径である内皮径（内腔径）ｄ１などが算出される。また、血管内皮機能を評価するために、虚血反応性充血後のＦＭＤ（血流依存性血管拡張反応）を表す血管内腔径の拡張率（変化率）Ｒ（％）［＝１００×（ｄ１−ｄａ）／ｄａ］（但し、ｄａは安静時の血管内腔径）が算出される。【００３１】
図４は、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。図４では、t1時点が阻血開放時を表しており、t2時点から血管内腔径ｄ１が拡張し始め、t3時点で血管内腔径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、電子制御装置２８が算出する血管内腔径の拡張率Ｒは、t3時点で最大になる。【００３２】
ＦＭＤ評価のための前記阻血は、図１に示すように、電子制御装置２８が備えるカフ圧制御部５６（カフ圧制御手段５６）が空気ポンプ５８からの元圧を圧力制御弁６０で制御して上腕１６に巻回されたカフ６２に供給し、そのカフ６２の圧力（カフ圧）を生体１４の最高血圧を超える所定の阻血カフ圧にまで昇圧することにより行われる。このとき、上記カフ圧制御部５６は上記カフ圧を検出するための圧力センサ６４からの信号でそのカフ圧を検出する。そして、図４においては、例えば、カフ圧制御部５６は、阻血開放前の所定時間すなわちt1時点前の所定時間にわたって上記カフ圧を上記阻血カフ圧で維持し、阻血開放時（t1時点）に上記カフ圧を直ちに大気圧にまで減圧する。【００３３】
図１の前記電子制御装置２８は、上述の機能に加えて、長軸用超音波アレイ探触子Ｃから経皮的に生体１４内の血管２０に向けて超音波を入射させて、その超音波により非侵襲的に血流速度分布ＤＳを測定する。そして、その血流速度分布ＤＳから血管２０内の血液の粘度分布ＤＶおよびずり速度分布ＤＳＲを算出し、更に粘度分布ＤＶおよびずり速度分布ＤＳＲに基づいてずり応力分布ＤＳＳを算出する。例えば、電子制御装置２８は、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａと長軸用超音波アレイ探触子Ｃとを極めて短いサイクルで交互に作動させることにより、前記血管内腔径の拡張率Ｒの測定と上記血流速度分布ＤＳの測定とを並行して行うことができる。また別の例として、電子制御装置２８は、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａは用いずに、長軸用超音波アレイ探触子Ｃに上記血流速度分布ＤＳを測定するための作動と上記血管内腔径の拡張率Ｒを測定するための作動とを極めて短いサイクルで交互に行わせることにより、上記血流速度分布ＤＳの測定と上記血管内腔径の拡張率Ｒの測定とを並行して行うことができる。【００３４】
図５は、血管機能検査装置２２に備えられた制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図５に示すように、超音波駆動制御回路３２は、エコー受信部としてのエコー受信手段７２を備えており、電子制御装置２８は、血液性状に関する評価を行うための処理をする血液性状評価部すなわち血液性状評価手段７４と、血管拡張機能に関する評価を行うための処理をする血管拡張機能評価部すなわち血管拡張機能評価手段７６と、表示制御部としての表示制御手段１０２とを備えている。また、血液性状評価手段７４は、血流速度分布測定部としての血流速度分布測定手段８０と、血液粘度分布算出部としての血液粘度分布算出手段８２と、ずり速度分布算出部としてのずり速度分布算出手段８４と、ずり応力分布算出部としてのずり応力分布算出手段８６と、血液性状指標値算出部としての血液性状指標値算出手段８８と、血液性状異常検出部としての血液性状異常検出手段９４とを備えている。また、血管拡張機能評価手段７６は、血管径測定部としての血管径測定手段９６と、血管拡張指標値算出部としての血管拡張指標値算出手段９８と、血管拡張機能異常検出部としての血管拡張機能異常検出手段１００とを備えている。【００３５】
エコー受信手段７２は、超音波プローブ２４からの超音波ビームの反射波（エコー）を受信して電子制御装置２８に供給する。例えば、エコー受信手段７２は、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａからの超音波ビームの反射波を受信して血管径測定手段９６へ入力させる。また、エコー受信手段７２は、長軸用超音波アレイ探触子Ｃからの超音波ビームの反射波を受信して血流速度分布測定手段８０へ入力させる。【００３６】
血流速度分布測定手段８０は、超音波プローブ２４の長軸用超音波アレイ探触子Ｃで受信された超音波散乱波（反射波）を用いて断層像を作成して血管２０位置を同定すると同時に、２次元断層面内の２次元速度ベクトル分布を求める。本実施例では、その求められる速度ベクトル分布は２次元でも３次元でも構わないが、簡潔な処理を行うため、２次元速度ベクトル分布を求めることとし、血流速度分布測定手段８０は、その２次元速度ベクトル分布を血流速度分布ＤＳとする。ある瞬間の血流速度分布ＤＳを例示すれば、その血流速度分布ＤＳは、図６のイメージ図に示す実線L01のようになる。ここで、その２次元速度ベクトル分布または３次元速度ベクトル分布は、例えば、ある時間間隔をおいて時間的に連続する超音波断層像または３次元ボリューム像を２枚用いて、血球の移動量を相関法により求め、その移動量を２枚の像の時間間隔で除することにより求めることができる。また、別の例として、血流速度分布測定手段８０は、よく知られたカラードプラ法と同様の方法で２次元速度ベクトルの１速度成分である超音波放射方向の速度成分を求め、それに直交するもう一方の速度成分を、予め記憶している下記式（１）で表される流体力学における非圧縮条件を用いて求めて、完全な２次元速度ベクトル分布を求めることもできる。このようにして、血流速度分布測定手段８０は、経皮的に生体１４内の血管２０に向けて超音波を入射させて非侵襲的に血流速度分布ＤＳを測定する。確認的に述べるが、血流速度分布測定手段８０が血流速度分布ＤＳを測定する際には、それに先立って、超音波プローブ２４は血管２０に対して前記所定の計測位置となるよう位置決めさせられる。なお、図７に示すように、下記式（１）の「ｘ」は超音波ビーム軸に直交する方向の位置を表し、「ｙ」は超音波ビーム軸方向（超音波放射方向）の位置を表す。また、「ｕ」はｘ方向の速度成分を表し、「ｖ」は上記超音波ビーム軸方向の速度成分すなわちｙ方向の速度成分を表す。
【数１】
2010143272.tif 000003
【００３７】
血流速度分布測定手段８０は、血流速度分布ＤＳの測定を、所望のある時点で瞬間的に行ってもよいし、また、時間経過に従って連続的に行ってもよい。例えば、虚血反応性充血後のＦＭＤに関する測定の際には、血流速度分布測定手段８０は、阻血開放時から血管内腔径ｄ１の測定と並行して時間経過に従って連続的に血流速度分布ＤＳを測定してもよいし、所望のある時点で瞬間的に血流速度分布ＤＳを測定してもよい。【００３８】
血液粘度分布算出手段８２は、下記式（２）及び式（３）で表される予め記憶された２次元のナビエ-ストークス方程式から、血流速度分布測定手段８０により測定された血流速度分布ＤＳに基づいて計測対象の血管２０内の血液の粘度分布（血液粘度分布）ＤＶを算出する。ある瞬間の血液粘度分布ＤＶを例示すれば、血液の持つ非ニュートン特性のために、その血液粘度分布ＤＶは、図８のイメージ図に示す実線L02のようになる。そして、血液粘度分布算出手段８２は、血液の粘度μを定量的に把握できるようにするため、血液粘度分布ＤＶから血液の粘度μの平均値を、血液性状を評価できる血液性状指標値X1の１つとして算出する。なお、前記血流速度分布ＤＳが３次元速度ベクトル分布である場合には、ナビエ-ストークス方程式は３次元のものが粘度分布ＤＶの算出に用いられる。
【数２】
2010143272.tif 000004
【数３】
2010143272.tif 000005
【数４】
2010143272.tif 000006
【数５】
2010143272.tif 000007
【数６】
2010143272.tif 000008
【００３９】
ここで、上記式（２）と式（３）のｘ，ｙ，ｕ，ｖは前記式（１）のものと同じであり、「ｔ」は時間、「ｐ」は圧力、「ρ」は血液の密度、「ν」は動粘度（「動粘性率」ともいう）を表している。また、動粘度νは、血液の粘度（「粘性率」ともいう）を「μ」とすれば、上記式（４）で算出される。また、動粘度νは、上記式（２）及び上記式（３）からそれらの式に含まれる圧力「ｐ」の項を微分演算により消去して導出された上記式（５）によって得ることができる。その式（５）の「ξ」は渦度で、上記式（６）で算出され、その式（６）から判るように速度ベクトル成分のみから定義される。【００４０】
血液粘度分布算出手段８２は、血流速度分布ＤＳに基づいて血液の粘度分布ＤＶを算出する際には、血液が非圧縮性であると仮定し、図９に示すように血管２０内の空間を仮想的に細分化された複数のサブ領域１３０に分割し、その１つのサブ領域１３０内では血液の密度ρおよび粘度μが一定であるとして、そのサブ領域１３０毎に前記ナビエ-ストークス方程式を適用する。そして、サブ領域１３０毎に算出した血液粘度μを統合することにより、血液粘度分布ＤＶを算出する。【００４１】
ずり速度分布算出手段８４は、血流速度分布測定手段８０により測定された血流速度分布ＤＳに基づいて計測対象の血管２０内の血液のずり速度分布（血液ずり速度分布）ＤＳＲを算出する。具体的には、ずり速度分布算出手段８４は、血流速度分布ＤＳ（２次元速度ベクトル分布）に基づいて２次元のひずみ速度テンソルを求め、前記２次元速度ベクトルの方向を接線方向とする流線に垂直な方向を血管２０の法線方向として近似し、このように近似した血管２０の法線方向を基軸として、前記２次元のひずみ速度成分を回転座標変換すること（図７の矢印AR1参照）により得られるせん断成分ｅxy0をずり速度SRとして抽出して、血液ずり速度分布ＤＳＲを算出する。ある瞬間の血液ずり速度分布ＤＳＲを例示すれば、その血液ずり速度分布ＤＳＲは、図１０のイメージ図に示す実線L03のようになる。そして、ずり速度分布算出手段８４は、血液のずり速度（血液ずり速度）SRを定量的に把握できるようにするため、血液ずり速度分布ＤＳＲから血液ずり速度SRの平均値を、前記血液性状指標値X1の１つとして算出する。なお、上記せん断成分ｅxy0は下記式（７）で表され、下記式（７）はずり速度分布算出手段８４に予め記憶されている。また、前記血流速度分布ＤＳが３次元速度ベクトル分布である場合には、前記ひずみ速度テンソルは３次元のものが血液ずり速度分布ＤＳＲの算出に用いられる。また、下記式（７）のｘ0，ｙ0，ｕ0，ｖ0は前記式（１）におけるｘ，ｙ，ｕ，ｖを回転座標変換したものであり（図７の矢印AR1参照）、図２及び図７に示すように、ｙ0軸は血管壁の法線方向に一致し、ｘ0軸は血管２０の長手（長軸）方向に一致する。そして、ｙ軸は超音波ビーム軸方向に一致し、ｘ軸は超音波ビーム軸の直交方向に一致する。また、ｕ0はｘ0方向の速度成分を表し、ｖ0はｙ0方向の速度成分を表す。
【数７】
2010143272.tif 000009
【００４２】
ずり速度分布算出手段８４は、血流速度分布ＤＳに基づいて血液ずり速度分布ＤＳＲを算出する際には、血液粘度分布ＤＶの算出の場合と同様に、図９に示すように血管２０内の空間を仮想的に細分化された複数のサブ領域１３０に分割し、そのサブ領域１３０毎に前記式（７）を適用し、サブ領域１３０毎の血液ずり速度SRとしてのせん断成分ｅxy0を算出する。そして、サブ領域１３０毎に算出した血液ずり速度SR（ｅxy0）を統合することにより、血液ずり速度分布ＤＳＲを算出する。【００４３】
ずり応力分布算出手段８６は、下記式（８）で表されるニュートン粘性法則式を予め記憶しており、そのニュートン粘性法則式から、前記血液粘度分布ＤＶと血液ずり速度分布ＤＳＲとに基づいて血液のずり応力分布（血液ずり応力分布）ＤＳＳを算出する。その血液ずり応力分布ＤＳＳの算出に際し、上記血液粘度分布ＤＶに替えて前記血液粘度μの平均値が用いられても差し支えない。ある瞬間の血液ずり応力分布ＤＳＳを例示すれば、その血液ずり応力分布ＤＳＳは、図１１のイメージ図に示す実線L04のようになる。そして、ずり応力分布算出手段８６は、血液のずり応力（血液ずり応力）SSを定量的に把握できるようにするため、血液ずり応力分布ＤＳＳから血液ずり応力SSの平均値を、前記血液性状指標値X1の１つとして算出する。
【数８】
2010143272.tif 000010
【００４４】
ずり応力分布算出手段８６は、前記血液粘度分布ＤＶと血液ずり速度分布ＤＳＲとに基づいて血液ずり応力分布ＤＳＳを算出する際には、血液粘度分布ＤＶや血液ずり速度分布ＤＳＲの算出の場合と同様に、図９に示すように血管２０内の空間を仮想的に細分化された複数のサブ領域１３０に分割し、前記ニュートン粘性法則式に従い、そのサブ領域１３０毎に得られた血液粘度μと血液ずり速度SRとの乗算により、サブ領域１３０毎に血液ずり応力SSを算出する。そして、サブ領域１３０毎に算出した血液ずり応力SSを統合することにより、血液ずり応力分布ＤＳＳを算出する。なお、前述の図６、図８、図１０、および図１１は何れもイメージ図であって実際の分布図とは必ずしも一致しない。また、図１０および図１１は、それらの図の座標系において、血流速度分布ＤＳの差分結果である血液ずり速度分布ＤＳＲの絶対値に基づき表されている。【００４５】
血液性状指標値算出手段８８は、血液粘度分布ＤＶおよび血液ずり速度分布ＤＳＲに基づいて前記血液性状指標値X1を算出する。そのために、血液性状指標値算出手段８８は、第１血液性状指標値算出手段９０と第２血液性状指標値算出手段９２とを備えている。【００４６】
第１血液性状指標値算出手段９０には、算出された前記血液粘度分布ＤＶおよび血液ずり速度分布ＤＳＲ内から血液粘度μ及び血液ずり速度SRの組合せを複数抽出するため、計測対象の血管２０内に予め設定された複数点すなわち複数のサンプリング点が記憶されている。その複数のサンプリング点は、例えば、前記血液粘度分布ＤＶおよび血液ずり速度分布ＤＳＲが算出される範囲の血管２０内で任意に分散して設定されている。そして、第１血液性状指標値算出手段９０は、血液粘度分布ＤＶおよび血液ずり速度分布ＤＳＲ内から、その複数のサンプリング点のそれぞれにおいて血液粘度μ及び血液ずり速度SRを抽出する。その抽出された１組の血液粘度μ及び血液ずり速度SRは、上記サンプリング点において血管２０内で空間的に相互に一致させて抽出されたものであるが、血液粘度分布ＤＶおよび血液ずり速度分布ＤＳＲが瞬間的なものでは無く時間経過に従った連続的なものである場合には時間的にも相互に一致させて抽出される。【００４７】
図１２は、血液粘度分布ＤＶおよび血液ずり速度分布ＤＳＲ内から抽出された血液粘度μ及び血液ずり速度SRの関係を例示した図である。図１２においては、３組の血液粘度μ及び血液ずり速度SRが抽出された例を示しており、比較対象としてヘマトクリット値Ht0の正常な血液を有する健常者の血液粘度μと血液ずり速度SRとの関係が実線L06で示されている。この実線L06で示される血液粘度μと血液ずり速度SRとの関係は、具体的には下記式（９）で表される。下記式（９）において「Ａ」および「α」はヘマトクリット値Htをパラメータとして定まる定数である。図１２中の「Ht0」は健常者のヘマトクリット値Htすなわちヘマトクリット値Htの正常値（以下、「基準ヘマトクリット値Ht0」という）であって、例えば、男性であれば４０％〜５０％内の予め設定された値であり、女性であれば３５％〜４５％内の予め設定された値である。
【数９】
2010143272.tif 000011
【００４８】
図１２では、例えば、３つのサンプリング点で血液粘度μ及び血液ずり速度SRがそれぞれ抽出されており、第１のサンプリング点ＰＡでは血液粘度μAと血液ずり速度SRAとが抽出され、第２のサンプリング点ＰＢでは血液粘度μBと血液ずり速度SRBとが抽出され、第３のサンプリング点ＰＣでは血液粘度μCと血液ずり速度SRCとが抽出されている。そして、上記血液粘度μA，μB，μCと血液ずり速度SRA，SRB，SRCとを図１２に表すと例えば破線L07で示すような関係が構成される。図１２における血液粘度μと血液ずり速度SRとの関係（破線L07）は血液粘度分布ＤＶおよび血液ずり速度分布ＤＳＲ応じて変わるものである。【００４９】
図１３は、血液が正常であることを前提として予め定められた、血液ずり速度SRをパラーメータとするヘマトクリット値Htと血液粘度μとの基準関係を示した図である。ここで、上記血液が正常であることとは、例えば、ヘマトクリット値Ht以外に血漿タンパク質濃度なども血液粘度μに影響するところ、ヘマトクリット値Ht以外の要因が血液粘度μに影響していない又は殆ど影響していない所定の血液性状の血液であることである。前記基準関係について見れば、その基準関係とは、前記基準ヘマトクリット値Ht0の正常な血液を有する健常者において、それのヘマトクリット値Htを基準ヘマトクリット値Ht0から変化させた場合のヘマトクリット値Htと血液粘度μとの関係である。上記基準関係は、予め定められた関係であり第１血液性状指標値算出手段９０に予め記憶されている。【００５０】
第１血液性状指標値算出手段９０は、図１３に示されるような前記基準関係から、前記複数のサンプリング点における血液粘度μと血液ずり速度SRとに基づいて、その複数のサンプリング点毎の推定ヘマトクリット値Hteを導出する。これについて、図１２と同様に３つのサンプリング点ＰＡ，ＰＢ，ＰＣでそれぞれ、血液粘度μAと血液ずり速度SRA、血液粘度μBと血液ずり速度SRB、及び血液粘度μCと血液ずり速度SRCが抽出された場合を例に図１３を用いて説明する。【００５１】
図１３に示すように、第１血液性状指標値算出手段９０は、血液ずり速度SRがSRAであるときの前記基準関係L11から血液粘度μAに基づいて推定ヘマトクリット値HteAを導出し、血液ずり速度SRがSRBであるときの前記基準関係L12から血液粘度μBに基づいて推定ヘマトクリット値HteBを導出し、血液ずり速度SRがSRCであるときの前記基準関係L13から血液粘度μCに基づいて推定ヘマトクリット値HteCを導出する。この図１３の前記基準関係は血液が正常であることを前提としたものであり、ヘマトクリット値Htは同じ血液では実際には同一値になるものであるので、前記正常な血液を有する健常者であれば、前記基準関係から導出されるヘマトクリット値Htは何れの血液ずり速度SRにおいても基準ヘマトクリット値Ht0になるはずである。つまり、図１３で推定ヘマトクリット値HteA，HteB，HteCが基準ヘマトクリット値Ht0からずれること、及び、それらの推定ヘマトクリット値HteA，HteB，HteCがばらつくことは血液の異常を示していることになる。そこで、第１血液性状指標値算出手段９０は、図１３の前記基準関係における推定ヘマトクリット値HteA，HteB，HteCの平均値、その平均値と基準ヘマトクリット値Ht0との差、及び、推定ヘマトクリット値HteA，HteB，HteCのばらつき例えばそれらの最大値（HteA）と最小値（HteC）との差をそれぞれ前記血液性状指標値X1の１つとして算出する。上記推定ヘマトクリット値HteA，HteB，HteCの平均値は、ある程度の信頼度を有するヘマトクリット値Htの推定値と考えることができる。また、上記推定ヘマトクリット値HteA，HteB，HteCの平均値と基準ヘマトクリット値Ht0との差、及び、推定ヘマトクリット値HteA，HteB，HteCのばらつきは血液の異常度を示し、上記推定ヘマトクリット値HteA，HteB，HteCのばらつきが小さいほど推定ヘマトクリット値HteA，HteB，HteCの平均値に関する前記信頼度が高くなると考えられる。【００５２】
次に、第１血液性状指標値算出手段９０が上述のように図１３の前記基準関係から推定ヘマトクリット値HteA，HteB，HteCを導出した後、第２血液性状指標値算出手段９２は、図１３の前記基準関係を何れの血液ずり速度SRでも同率で変形させることにより、前記複数のサンプリング点ＰＡ，ＰＢ，ＰＣの推定ヘマトクリット値HteA，HteB，HteCのばらつき範囲（例えば、それらの最小値と最大値との差）を最小にする。これについて、図１４を用いて説明する。【００５３】
図１４は、図１３の前記基準関係を何れの血液ずり速度SRでも同率で変形させることを説明する図である。図１４において、破線L11，L12，L13は上記変形前の図１３の前記基準関係を示しており、すなわち、図１４の破線L11，L12，L13はそれぞれ図１３の実線L11，L12，L13と同一の曲線である。そして、図１４の実線L11’，L12’，L13’はそれぞれ破線L11，L12，L13が変形させられた後の曲線であり、図１４のHteA’，HteB’，HteC’はそれぞれ変形後の基準関係L11’，L12’，L13’から導出された推定ヘマトクリット値である。【００５４】
第２血液性状指標値算出手段９２は、前記基準関係L11，L12，L13を何れの血液ずり速度SRでも同率で変形させるが、その場合には、例えば、その基準関係L11，L12，L13を定める血液ずり速度SR毎の関係式を相互に同じ係数ＣＥで変化させる。具体的に説明すれば、前記基準関係L11，L12，L13を定めるそれぞれの関係式が、共通の係数ＣＥが「１」とされて下記式（１０）、式（１１）、式（１２）で表されるとした場合に、第２血液性状指標値算出手段９２は、その係数ＣＥを１より大きい値に変化させることにより、上記基準関係L11，L12，L13を相互に同率で変形させる。
【数１０】
2010143272.tif 000012
【数１１】
2010143272.tif 000013
【数１２】
2010143272.tif 000014
【００５５】
そして、第２血液性状指標値算出手段９２は、変形後の基準関係L11’から血液粘度μAに基づいて推定ヘマトクリット値HteA’を導出し、変形後の基準関係L12’から血液粘度μBに基づいて推定ヘマトクリット値HteB’を導出し、変形後の基準関係L13’から血液粘度μCに基づいて推定ヘマトクリット値HteC’を導出する。第２血液性状指標値算出手段９２は、この基準関係の変形と変形後の推定ヘマトクリット値HteA’，HteB’，HteC’（特に区別しない場合は「推定ヘマトクリット値Hte’」と表す）の導出とを繰り返し実行し、その推定ヘマトクリット値HteA’，HteB’，HteC’のばらつき範囲を最小にする。第２血液性状指標値算出手段９２は、そのばらつき範囲を最小にしたときの推定ヘマトクリット値HteA’，HteB’，HteC’をそれぞれ前記複数のサンプリング点ＰＡ，ＰＢ，ＰＣと対応させて収束後推定ヘマトクリット値HteAE，HteBE，HteCE（特に区別しない場合は「収束後推定ヘマトクリット値HteE」と表す）として記憶し、更に、上記ばらつき範囲を最小にしたときの係数ＣＥを収束後係数Ｃ１Ｅとして記憶する。【００５６】
そして、第２血液性状指標値算出手段９２は、収束後推定ヘマトクリット値HteAE，HteBE，HteCEのばらつき範囲（最小ばらつき範囲）RHteEに関連する値を前記血液性状指標値X1として算出する。上記最小ばらつき範囲RHteEに関連する値とは、具体的には、(i)その最小ばらつき範囲RHteEそのもの例えばその最小ばらつき範囲RHteEを構成する最小値と最大値との差、(ii)前記複数のサンプリング点ＰＡ，ＰＢ，ＰＣにおける収束後推定ヘマトクリット値HteAE，HteBE，HteCEの平均値、(iii)その収束後推定ヘマトクリット値HteAE，HteBE，HteCEのそれぞれと基準ヘマトクリット値Ht0との差の平均値HteAVGE、(iv)収束後係数Ｃ１Ｅなどである。従って、第２血液性状指標値算出手段９２は、例えば、上記(i)〜(iv)に例示した値のうちの何れか又は全てを前記血液性状指標値X1として算出する。上記収束後推定ヘマトクリット値HteAE，HteBE，HteCEの平均値も、ある程度の信頼度を有するヘマトクリット値Htの推定値として有効であり、また、最小ばらつき範囲RHteEが小さいほど収束後推定ヘマトクリット値HteAE，HteBE，HteCEの平均値に関する前記信頼度が高くなると考えられる。また、前記収束後推定ヘマトクリット値HteAE，HteBE，HteCEのそれぞれと基準ヘマトクリット値Ht0との差の平均値HteAVGEはヘマトクリット値Htから見た血液の異常度を示し、収束後係数Ｃ１Ｅはヘマトクリット値Ht以外の血液粘度μに影響する要因例えば血漿タンパク質濃度などから見た血液の異常度を示すものと考えられる。例えば、その収束後係数Ｃ１Ｅが大きいほど血液の異常度が高いと判断する。【００５７】
血液性状異常検出手段９４は、算出された前記血液性状指標値X1に基づいて血液性状の異常を判断する。具体的に、血液性状異常検出手段９４は、前記収束後推定ヘマトクリット値HteAE，HteBE，HteCEのそれぞれと基準ヘマトクリット値Ht0との差の平均値HteAVGE（以下、「ヘマトクリット値残差平均値HteAVGE」という）が予め設定された残差平均判定値XHtAVGよりも大きい場合には、血液性状が異常であると判断する。上記残差平均判定値XHtAVGは、血液性状の異常を判断するために実験的に求められ血液性状異常検出手段９４に予め記憶された判定値である。その血液性状の異常とは、例えば、血漿タンパク質濃度が予め求められている正常範囲を外れている場合や、ヘマトクリット値Htが予め求められている正常範囲を外れている場合などが考えられる。また、上記残差平均判定値XHtAVGと比較されるヘマトクリット値残差平均値HteAVGEとしてはそれの絶対値が用いられることが望ましい。【００５８】
血管径測定手段９６は、超音波プローブ２４の第１短軸用超音波アレイ探触子Ａで受信された超音波散乱波（反射波）に基づいて画像を合成し、その画像から血管内腔径ｄ１を測定する。特に、図４に示されるような阻血開放時からその後変化する血管内腔径ｄ１を時間経過に従って連続的に測定する。このとき、阻血開放後に、血管径測定手段９６は、血流速度分布測定手段８０が血流速度分布ＤＳを測定する場合には、それと並行して血管内腔径ｄ１を測定してもよい。血管径測定手段９６は、上記阻血開放時からの血管内腔径ｄ１の測定により、その阻血開放後の血管２０の径変化割合、具体的には前記血管内腔径ｄ１の拡張率Ｒを算出し測定する。【００５９】
血管拡張指標値算出手段９８は、血管径測定手段９６により測定された阻血開放後の血管２０の径変化割合（拡張率Ｒ）の最大値ＲMAX（％）［＝１００×（ｄMAX−ｄａ）／ｄａ］を血管拡張機能を評価できる血管拡張指標値X2の１つとして算出する。【００６０】
更に、血管拡張指標値算出手段９８は、例えば阻血開放後の前記血管内腔径ｄ１の測定と並行して血流速度分布ＤＳが測定された場合には、その血流速度分布ＤＳに基づいてずり応力分布算出手段８６により算出された血液ずり応力分布ＤＳＳ内の血液ずり応力SSの最大値SSMAX（血液ずり応力最大値SSMAX）を算出する。そして、その血液ずり応力最大値SSMAXと前記阻血開放後の血管２０の径変化割合の最大値ＲMAX（血管径変化割合最大値ＲMAX）との比を前記血管拡張指標値X2の１つとして算出する。その血液ずり応力最大値SSMAXと前記阻血開放後の血管径変化割合最大値ＲMAXとの比は何れが分母とされる値でもよいが、例えば、上記血液ずり応力最大値SSMAXが分母とされて上記血管拡張指標値X2が算出される。また、上記血管拡張指標値X2に関する上記血液ずり応力最大値SSMAXは、例えば、前記阻血開放後の血流速度最大時における血液ずり応力分布ＤＳＳ内の血液ずり応力SSの最大値であってもよいし、逆に、前記阻血開放後の血流速度最小時における血液ずり応力分布ＤＳＳ内の血液ずり応力SSの最大値であってもよい。また、前記阻血開放後に変化する血液ずり応力SSの平均値の最大値であってもよい。要するに、上記血液ずり応力最大値SSMAXは、それが採用される条件が定まっておればよい。【００６１】
血管拡張機能異常検出手段１００は、算出された前記血管拡張指標値X2に基づいて血管拡張機能の異常を判断する。具体的に、血管拡張機能異常検出手段１００は、前記血液ずり応力最大値SSMAXと前記阻血開放後の血管径変化割合最大値ＲMAXとの比である前記血管拡張指標値X2が予め設定された正常判定範囲RX2を外れる場合には、血管拡張機能が異常であると判断する。血管拡張機能異常検出手段１００は、上記正常判定範囲RX2と比較する血管拡張指標値X2として、前記血液ずり応力最大値SSMAXと前記阻血開放後の血管径変化割合最大値ＲMAXとの比を採用する。上記正常判定範囲RX2は、上記血管拡張指標値X2から血管拡張機能の異常を判断するために血管拡張機能異常検出手段１００に予め記憶された判定範囲であり、上記血管拡張指標値X2が正常判定範囲RX2内であれば血管拡張機能が所定の正常状態であることを意味する。また、血管拡張機能異常検出手段１００は、上記血管拡張指標値X2が上記正常判定範囲RX2を外れる場合、すなわち、血管拡張機能が異常であると判断する場合には、その正常判定範囲RX2の境界値から血管拡張指標値X2がどれだけ外れているか、すなわち、血管拡張指標値X2（前記血液ずり応力最大値SSMAXと前記阻血開放後の血管径変化割合最大値ＲMAXとの比）とその境界値との差（乖離幅）を算出し、それを別の新たな前記血管拡張指標値X2の１つとしてもよい。上記血管拡張機能の異常度を示す指標値となり得るからである。【００６２】
表示制御手段１０２は、測定又は算出された血流速度分布ＤＳ、血液粘度分布ＤＶ、血液ずり速度分布ＤＳＲ、血液ずり応力分布ＤＳＳ、血液性状指標値X1、及び、血管拡張指標値X2を、モニタ画面表示装置３０に表示する。また、表示制御手段１０２は、血液性状異常検出手段９４および血管拡張機能異常検出手段１００の判断結果を、モニタ画面表示装置３０に表示する。【００６３】
また、表示制御手段１０２は、エコー受信手段７２が受信した超音波ビームの反射波に基づいて生成された皮膚１８下における血管２０の横断面画像（短軸画像）と縦断面画像（長軸画像）とを、モニタ画面表示装置３０にそれぞれ表示させる。【００６４】
図１５は、血管機能検査装置２２（電子制御装置２８）の制御作動の要部、すなわち、非侵襲的に血液性状と血管拡張機能とを評価する制御作動を説明するためのフローチャートである。【００６５】
先ず、血流速度分布測定手段８０及び血管径測定手段９６に対応するステップ（以下、「ステップ」を省略する）ＳＡ１においては、経皮的に生体１４内の血管２０に向けて超音波プローブ２４から超音波を入射させて非侵襲的に血流速度分布ＤＳが測定される。例えば、その血流速度分布ＤＳは、阻血開放時から時間経過に従って連続的に測定される。また、血流速度分布ＤＳの測定と並行して、阻血開放時からの時間経過に従った血管内腔径ｄ１の連続的な測定（図４参照）により、その阻血開放後の血管２０の径変化割合（拡張率Ｒ）が測定される。なお、血管内腔径ｄ１の測定には図７のｙ0軸方向に送受信したエコーが用いられ、血流速度の測定には図７のｙ軸方向に送受信したエコーが用いられる。【００６６】
血液粘度分布算出手段８２に対応するＳＡ２においては、血液粘度分布ＤＶが、ＳＡ１で測定された血流速度分布ＤＳに基づいて算出される。【００６７】
ずり速度分布算出手段８４に対応するＳＡ３においては、血液ずり速度分布ＤＳＲが、ＳＡ１で測定された血流速度分布ＤＳに基づいて算出される。【００６８】
ずり応力分布算出手段８６に対応するＳＡ４においては、血液ずり応力分布ＤＳＳが、予め記憶されている前記ニュートン粘性法則式（式（８））から、ＳＡ２で算出された血液粘度分布ＤＶとＳＡ３で算出された血液ずり速度分布ＤＳＲとに基づいて算出される。【００６９】
ＳＡ５においては、前記血液性状指標値X1の算出、及び、血液性状の異常検出などが行われる。具体的に、ＳＡ５では、図１６のフローチャートで示す制御作動が実行される。【００７０】
図１６は、図１５のＳＡ５で実行される制御作動の要部、すなわち、前記血液性状指標値X1の算出や血液性状の異常検出などを行う制御作動を説明するためのフローチャートである。【００７１】
図１６のＳＢ１においては、前記血液粘度分布ＤＶおよび血液ずり速度分布ＤＳＲ内から、前記複数のサンプリング点（複数点）のそれぞれにおいて血液粘度μ及び血液ずり速度SRが抽出される。【００７２】
ＳＢ２においては、前記複数のサンプリング点毎の推定ヘマトクリット値Hteが、前記基準関係から、その複数のサンプリング点における血液粘度μと血液ずり速度SRとに基づいて導出される。例えば、図１３では、複数のサンプリング点ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ毎の推定ヘマトクリット値HteA，HteB，HteCが、基準関係L11，L12，L13から、その複数のサンプリング点ＰＡ，ＰＢ，ＰＣにおける血液粘度μA，μB，μCと血液ずり速度SRA，SRB，SRCとに基づいて導出されている。【００７３】
ＳＢ３においては、図１３に実線L11，L12，L13として示されるような前記基準関係（変形前）における推定ヘマトクリット値Hteの平均値、その平均値と基準ヘマトクリット値Ht0との差、及び、上記推定ヘマトクリット値Hteのばらつきが、それぞれ前記血液性状指標値X1として算出される。例えば、図１３に示す場合を例とすれば、前記基準関係L11，L12，L13における推定ヘマトクリット値HteA，HteB，HteCの平均値、その平均値と基準ヘマトクリット値Ht0との差、及び、上記推定ヘマトクリット値HteA，HteB，HteCのばらつきが、それぞれ前記血液性状指標値X1として算出される。なお、ＳＢ１、ＳＢ２、及びＳＢ３は第１血液性状指標値算出手段９０に対応する。【００７４】
ＳＢ４においては、前記基準関係を何れの血液ずり速度SRでも同率で変形させることにより、前記複数のサンプリング点の推定ヘマトクリット値Hteのばらつき範囲（例えば、それらの最小値と最大値との差）が最小にされる。例えば、図１３及び図１４に示す場合を例とすれば、前記基準関係L11，L12，L13を定める血液ずり速度SR毎の関係式を相互に同じ係数ＣＥで変化させることにより、その基準関係L11，L12，L13を何れの血液ずり速度SRでも同率で変形させる。【００７５】
ＳＢ５においては、前記基準関係の変形により前記推定ヘマトクリット値Hteのばらつき範囲が最小にされた後に、前記収束後推定ヘマトクリット値HteEのばらつき範囲（最小ばらつき範囲）RHteEに関連する値が前記血液性状指標値X1として算出される。なお、ＳＢ４及びＳＢ５は第２血液性状指標値算出手段９２に対応する。【００７６】
血液性状異常検出手段９４に対応するＳＢ６においては、算出された前記血液性状指標値X1に基づいて血液性状が異常であるか否かが判断される。例えば、血液性状指標値X1の１つである前記ヘマトクリット値残差平均値HteAVGEが前記残差平均判定値XHtAVGよりも大きい場合には、血液性状が異常であると判断される。【００７７】
図１５に戻り、ＳＡ６においては、前記血管拡張指標値X2の算出、及び、血管拡張機能の異常検出などが行われる。具体的に、ＳＡ６では、図１７のフローチャートで示す制御作動が実行される。【００７８】
図１７は、図１５のＳＡ６で実行される制御作動の要部、すなわち、前記血管拡張指標値X2の算出や血管拡張機能の異常検出などを行う制御作動を説明するためのフローチャートである。【００７９】
図１７のＳＣ１においては、前記阻血開放後の血管径変化割合最大値ＲMAX、及び、血液ずり応力分布ＤＳＳ内での血液ずり応力最大値SSMAXと上記阻血開放後の血管径変化割合最大値ＲMAXとの比が、前記血管拡張指標値X2として算出される。なお、ＳＣ１は血管拡張指標値算出手段９８に対応する。【００８０】
ＳＣ２においては、算出された前記血管拡張指標値X2に基づいて血管拡張機能が異常であるか否かが判断される。例えば、前記血液ずり応力最大値SSMAXと前記阻血開放後の血管径変化割合最大値ＲMAXとの比が前記正常判定範囲RX2を外れる場合には、血管拡張機能が異常であると判断される。なお、ＳＣ２は血管拡張機能異常検出手段１００に対応する。【００８１】
図１５に戻り、表示制御手段１０２に対応するＳＡ７においては、測定又は算出された血流速度分布ＤＳ、血液粘度分布ＤＶ、血液ずり速度分布ＤＳＲ、血液ずり応力分布ＤＳＳ、血液性状指標値X1、及び、血管拡張指標値X2が、モニタ画面表示装置３０に表示される。また、血液性状及び血管拡張機能の異常についての判断結果もモニタ画面表示装置３０に表示される。これらのモニタ画面表示装置３０に表示されるものは、そのモニタ画面表示装置３０への表示に替えて或いはそれと併せて、紙媒体などに印刷されてもよい。【００８２】
本実施例には次のような効果（Ａ１）乃至（Ａ８）がある。（Ａ１）本実施例によれば、第１血液性状指標値算出手段９０は、予め定められた血液ずり速度SRをパラーメータとするヘマトクリット値Htと血液粘度μとの前記基準関係（例えば図１３の実線L11，L12，L13）から、前記血液粘度分布ＤＶおよび血液ずり速度分布ＤＳＲ内の前記複数のサンプリング点（複数点）における抽出された血液粘度μと血液ずり速度SRとに基づいて、その複数のサンプリング点毎の推定ヘマトクリット値Hteを導出する。また、第２血液性状指標値算出手段９２は、前記基準関係を何れの血液ずり速度SRでも同率で変形させることにより、前記複数のサンプリング点の推定ヘマトクリット値Hte’のばらつき範囲を最小にしたときの前記収束後推定ヘマトクリット値HteEのばらつき範囲（最小ばらつき範囲）RHteEに関連する値を前記血液性状指標値X1として算出する。従って、血液性状を評価できる前記血液性状指標値X1、例えばヘマトクリット値Htなどに相当する指標値を非侵襲で求めることができ、その血液性状を客観的に容易に評価できる。【００８３】
（Ａ２）また、本実施例によれば、前記最小ばらつき範囲RHteEに関連する値は、前記複数のサンプリング点における収束後推定ヘマトクリット値HteEの平均値である。従って、従来から臨床の場で利用されているヘマトクリット値Htに相当する指標値を非侵襲で得ることができる。【００８４】
（Ａ３）また、本実施例によれば、第２血液性状指標値算出手段９２は、前記複数のサンプリング点における収束後推定ヘマトクリット値HteEのそれぞれと前記基準ヘマトクリット値Ht0との差の平均値HteAVGE（ヘマトクリット値残差平均値HteAVGE）を前記血液性状指標値X1として算出する。そして、血液性状異常検出手段９４は、上記ヘマトクリット値残差平均値HteAVGEが前記残差平均判定値XHtAVGよりも大きい場合には、血液性状が異常であると判断する。従って、上記血液性状異常検出手段９４が無い場合と比較して、上記血液性状が異常であるか否かの判断が一層容易なものとなる。【００８５】
（Ａ４）また、本実施例によれば、第２血液性状指標値算出手段９２は、前記基準関係を何れの血液ずり速度SRでも同率で変形させる場合には、例えば、その基準関係を定める血液ずり速度SR毎の関係式を相互に同じ係数ＣＥで変化させる。そして、前記複数のサンプリング点における前記推定ヘマトクリット値Hte’のばらつき範囲を最小ににしたときの係数ＣＥである前記収束後係数Ｃ１Ｅを前記血液性状指標値X1とする。このようにしたとすれば、血液粘度μに影響するヘマトクリット値Ht以外の要因、例えば血漿タンパク質濃度などから見た血液性状を、上記血液性状指標値X1（収束後係数Ｃ１Ｅ）に基づいて評価できる。【００８６】
（Ａ５）また、本実施例によれば、血液粘度分布算出手段８２は、予め記憶された２次元または３次元のナビエ-ストークス方程式から、血流速度分布測定手段８０により測定された血流速度分布ＤＳに基づいて計測対象の血管２０内の血液粘度分布ＤＶを算出するので、実用的な血管機能検査装置に本発明を適用できる。【００８７】
（Ａ６）また、本実施例によれば、血管径測定手段９６は、血流速度分布測定手段８０による血流速度分布ＤＳの測定と並行して、阻血開放後の血管２０の径変化割合（拡張率Ｒ）を測定する。また、血管拡張指標値算出手段９８は、血液ずり応力分布ＤＳＳ内の前記血液ずり応力最大値SSMAXと前記阻血開放後の血管径変化割合最大値ＲMAXとの比を前記血管拡張指標値X2の１つとして算出する。このようにすることにより、前記血管２０の径変化割合の測定結果を、血液のずり応力SSを基準として評価できる。【００８８】
（Ａ７）また、本実施例によれば、血管拡張機能異常検出手段１００は、前記血液ずり応力最大値SSMAXと前記阻血開放後の血管径変化割合最大値ＲMAXとの比である血管拡張指標値X2が前記正常判定範囲RX2を外れる場合には、血管拡張機能が異常であると判断する。従って、上記血管拡張機能異常検出手段１００が無い場合と比較して、上記血管拡張機能が異常であるか否かの判断が一層容易なものとなる。【００８９】
（Ａ８）また、本実施例によれば、図２に示すように、超音波を血管２０に向けて発射（放射）する超音波プローブ２４は、複数個の超音波発振子が直線的に血管２０の長手方向（ｘ0軸方向）に配列された長軸用超音波アレイ探触子Ｃと、複数個の超音波発振子が直線的に血管２０の長手方向とは直交して配列された第１短軸用超音波アレイ探触子Ａ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂとを備えている。そして、長軸用超音波アレイ探触子Ｃからの超音波により血流速度分布ＤＳが測定され、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａからの超音波により前記血管２０の径変化割合が測定される。従って、実用化されている超音波プローブ２４を用いて、上記血流速度分布ＤＳの測定と上記血管２０の径変化割合の測定とを並行して行うことができる。また、本実施例では、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａは用いずに、長軸用超音波アレイ探触子Ｃに上記血流速度分布ＤＳを測定するための作動と上記血管２０の径変化割合を測定するための作動とを極めて短いサイクルで交互に行わせてもよく、そのようにした場合も同様である。【００９０】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。【００９１】
例えば、前述の本実施例において、電子制御装置２８は、超音波による測定データを一旦記憶装置等に記憶させておき、測定作業の完了後に演算処理を実行してもよいし、或いは、測定作業と並行して演算処理を実行してもよい。【００９２】
また、前述の本実施例において、血管拡張指標値算出手段９８は、血液ずり応力最大値SSMAXと前記阻血開放後の血管径変化割合最大値ＲMAXとの比を前記血管拡張指標値X2の１つとして算出するが、その阻血開放後の血管径変化割合最大値ＲMAXに替えて他のパラメータが採用されても差し支えない。例えば、(i)その阻血開放後の血管２０の径変化量の最大値（単位は例えば「mm」）、(ii)図４のt1時点〜t2時点である阻血開放時から血管２０の拡張開始時までの遅延時間、(iii)阻血開放時からの血管２０の径変化量、径変化割合、または径変化の時定数と、血流速度、血流量、血液ずり速度SR、または血液ずり応力SSとの何れか一方を入力とし他方を出力としたときの伝達関数などが考えられる。【００９３】
また、前述の本実施例において、電子制御装置２８は血管拡張機能評価手段７６を備えているが、これを備えない電子制御装置２８も考え得る。その電子制御装置２８が血管拡張機能評価手段７６を備えない場合には、ずり応力分布算出手段８６も備える必要がない。【００９４】
また、前述の本実施例において、電子制御装置２８は血液性状異常検出手段９４と血管拡張機能異常検出手段１００とを備えているが、これらの一方または両方を備えないことも考え得る。【００９５】
また、前述の本実施例において、図１の上腕１６は、例えば人体の上腕である。【００９６】
また、前述の本実施例において、血管径測定手段９６は、超音波プローブ２４の第１短軸用超音波アレイ探触子Ａで受信された反射波に基づいて画像を合成しその画像から血管内腔径ｄ１を測定するが、長軸用超音波アレイ探触子Ｃで受信された反射波に基づいて画像を合成しその画像から血管内腔径ｄ１を測定しても差し支えない。【００９７】
その他、一々例示はしないが、本発明は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。
【符号の説明】
【００９８】
１４：生体
２０：血管
２２：血管機能検査装置
２４：超音波プローブ
８２：血液粘度分布算出手段
８６：ずり応力分布算出手段
９０：第１血液性状指標値算出手段
９２：第２血液性状指標値算出手段
９４：血液性状異常検出手段
９６：血管径測定手段
９８：血管拡張指標値算出手段
１００：血管拡張機能異常検出手段
Ａ：第１短軸用超音波アレイ探触子（直交方向超音波アレイ探触子）
Ｃ：長軸用超音波アレイ探触子（長手方向超音波アレイ探触子）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2010143272.tif 000029
【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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2010143272.tif 000033
2010143272.tif 000034
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