(57)【要約】  頚動脈の血管壁のＩＭＴを計測する超音波診断装置であって、頚動脈に沿った異なる複数の位置における短軸断面に対して超音波を送信する送信処理と、超音波探触子が受信した頸動脈からの反射超音波に基づく信号を受信し、複数位置における短軸断面の受信信号を生成する受信処理とを行う送受信処理部と、複数フレームそれぞれに対応する複数の２次元画像を生成する２次元画像生成部と、複数の２次元画像それぞれに存する頚動脈の短軸断面に基づき、頚動脈の血管壁の周長又は断面積の少なくとも１つを測定し、周長又は断面積少なくとも１つと、複数の２次元画像を取得した頚動脈の位置を示す情報とに基づき総頚動脈と頚動脈球部との境界位置を検出するＢｕｌｂ境界検出部と、境界位置に基づきＩＭＴを計測するための計測範囲を規定するＲＯＩを決定するＲＯＩ決定部と、ＩＭＴ計測部とを備えた。
2013051279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波探触子が接続可能に構成され、頚動脈の血管壁のＩＭＴを計測する超音波診断装置であって、
前記超音波探触子を駆動し、頚動脈に沿った異なる複数の位置における短軸断面に対して超音波を送信するための送信信号を供給する送信処理と、前記超音波探触子が受信した前記頸動脈からの反射超音波に基づく信号を受信し、前記複数位置における短軸断面に対応する複数フレームの受信信号を生成する受信処理とを行う送受信処理部と、
前記複数フレームの受信信号に基づき、当該複数フレームそれぞれに対応する複数の２次元画像を生成する２次元画像生成部と、
前記複数の２次元画像それぞれに存する前記頚動脈の短軸断面に基づき、前記頚動脈の血管壁の周長又は断面積の少なくとも１つを測定し、前記周長又は前記断面積の少なくとも１つと、前記複数の２次元画像を取得した前記頚動脈の位置を示す情報とに基づき総頚動脈と頚動脈球部との境界位置を検出するＢｕｌｂ境界検出部と、
前記境界位置に基づきＩＭＴを計測するための計測範囲を規定するＲＯＩを決定するＲＯＩ決定部と、
前記ＲＯＩに含まれる２次元画像からＩＭＴを測定するＩＭＴ計測部と、
を備えた超音波診断装置。
【請求項２】
前記Ｂｕｌｂ境界検出部は、前記周長又は前記断面積の大きさの変化が開始する位置を前記境界位置として検出する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記Ｂｕｌｂ境界検出部は、前記複数のフレームに対応する２次元画像それぞれに対し、前記頚動脈の血管壁の輪郭を抽出する輪郭抽出処理を行い、前記輪郭に基づき、前記周長又は前記断面積を測定する請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記Ｂｕｌｂ境界検出部は、前記複数の２次元画像が前記頚動脈に沿った所定の間隔を隔てた位置において取得されたことを判定する判定処理を行う請求項１から３の何れかに記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記Ｂｕｌｂ境界検出部は、前記複数の２次元画像それぞれに存する前記頚動脈の座標位置を検出し、前記複数の２次元画像のうち、隣り合う２次元画像間の前記座標位置のズレが所定の値以下の場合、前記複数の２次元画像が前記頚動脈に沿った所定の間隔を隔てた位置において取得されたと判定する請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記Ｂｕｌｂ境界検出部は、前記複数の２次元画像に基づき血管の伸長方向を決定する請求項１から５の何れかに記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記Ｂｕｌｂ境界検出部は、前記複数の２次元画像に存する前記頚動脈の断面数を割出し、前記断面数と前記複数の２次元画像を取得した前記頚動脈の位置を示す情報とに基づき血管の伸長方向を決定する請求項６に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記血管の伸長方向は、前記総頚動脈から内頚動脈および外頚動脈に向けた末梢方向と、前記内頚動脈および前記外頚動脈から前記総頚動脈に向けた中枢方向のいずれかである請求項６に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記ＲＯＩ決定部は、前記境界位置および前記血管の伸長方向に基づき前記ＩＭＴ計測のためのＲＯＩを決定する請求項６に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
超音波探触子が接続可能に構成され、頚動脈の血管壁のＩＭＴを計測する超音波診断装置の制御方法であって、
前記超音波探触子を駆動し、頚動脈に沿った異なる複数の位置における短軸断面に対して超音波を送信するための送信信号を供給する送信処理ステップと、
前記超音波探触子が受信した前記頸動脈からの反射超音波に基づく信号を受信し、前記複数位置における短軸断面に対応する複数フレームの受信信号を生成する受信処理ステップと、
前記複数フレームの受信信号に基づき、当該複数フレームそれぞれに対応する複数の２次元画像を生成する２次元画像生成ステップと、
前記複数の２次元画像それぞれに存する前記頚動脈の短軸断面に基づき、前記頚動脈の血管壁の周長又は断面積少なくとも１つを測定し、前記周長又は前記断面積の少なくとも１つと、前記複数の２次元画像を取得した前記頚動脈の位置を示す情報とに基づき総頚動脈と頚動脈球部との境界位置を検出するＢｕｌｂ境界検出ステップと、
前記境界位置に基づき所定のＩＭＴを計測するための計測範囲を規定するＲＯＩを決定するＲＯＩ決定ステップと、
前記ＲＯＩに含まれる２次元画像からＩＭＴを測定するＩＭＴ計測ステップと、
を有する超音波診断装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法に関し、特に、動脈硬化を早期に発見するための頚動脈の診断技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、脳梗塞や心筋梗塞などの虚血性疾患のような循環器系疾患に罹る患者が増加している。これらの疾患を予防するには、動脈硬化の兆候を早期に発見し治療を行うことが重要である。【０００３】
動脈硬化を判定する指標として、頚動脈における内膜中膜複合体の厚さ（Ｉｎｔｉｍａ−Ｍｅｄｉａ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ：以下、ＩＭＴと省略する。）の計測が注目されている。このＩＭＴは、頸動脈における初期の粥状硬化を知る重要な指標である。【０００４】
図１４は、頸動脈の血管の長軸方向（血管が伸長した方向）における断面（以下、長軸断面と称する）を示した断面図である。血管は、血管壁２０１と血管内腔２０４からなる。血管壁２０１は、内側から外側に向けて、内膜２０２、中膜２０３、外膜２０５から構成される。内中膜２０６は、内膜２０２と中膜２０３の複合体であり、ＩＭＴは内中膜２０の厚さを指す。超音波診断装置を用いて、血管内腔２０４と外膜２０５との間に内中膜２０６を視認することができる。【０００５】
ＩＭＴの計測方法として、非侵襲的かつ簡便に実施できるという理由で、超音波検査を用いる。このＩＭＴの計測において、頚動脈を計測対象とした理由は頚動脈が動脈硬化の好発部位であるということの他、頚動脈は皮膚表面から２〜３ｃｍと比較的浅く超音波による計測が容易に行えるからである。そして、通常、血管の長軸方向（血管が伸長した方向）に沿った断面（以後、長軸断面と称する）の超音波診断画像である２次元画像に基づきＩＭＴの計測が行われる。具体的には、図１４における血管内腔２０４と内膜２０２との境界（以後、内腔内膜境界２０７とする。）および中膜２０３と外膜２０５との境界（以後、中膜外膜境界２０８とする。）を検出することで、ＩＭＴを計測できる。【０００６】
図１５は、頸動脈の血管の長軸方向における構造を示した斜視図である。頸動脈は、図１５に示すように、頚動脈である血管は、中枢側に位置する総頚動脈（Ｃｏｍｍｏｎ  Ｃａｒｏｔｉｄ  Ａｒｔｅｒｙ：以下、ＣＣＡと略す。）２１３、末梢側に位置する内頚動脈（Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｃａｒｏｔｉｄ  Ａｒｔｅｒｙ：以下、ＩＣＡと略す。）２１５および外頚動脈（Ｅｘｔｅｒｎａｌ  Ｃａｒｏｔｉｄ  Ａｒｔｅｒｙ：以下、ＥＣＡと略す。）２１６とから構成される。そして、ＣＣＡ２１３とＩＣＡ２１５およびＥＣＡ２１６との間には総頚動脈球部（Ｂｕｌｂ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｃｏｍｍｏｎ  Ｃａｒｏｔｉｄ  Ａｒｔｅｒｙ：以下、Ｂｕｌｂと略す。）２１４がある。また、Ｂｕｌｂ２１４からＩＣＡ２１５とＥＣＡ２１６とに分岐する部分に、総頚動脈分岐部（Ｂｉｆｕｒｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｃｏｍｍｏｎ  Ｃａｒｏｔｉｄ  Ａｒｔｅｒｙ：以下、Ｂｉｆと略す。）２１７がある。ＩＭＴの計測範囲については、例えば、非特許文献１では、後述する後壁においてＣＣＡ２１３とＢｕｌｂ２１４との境界２１９（以下、ＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９とする。）を起点としてＣＣＡ側に向けて１ｃｍの範囲をＩＭＴ計測範囲２１２としてＩＭＴを計測することが推奨されている。【０００７】
図１６は、頸動脈の血管の長軸断面方向の２次元画像を示す模式図である。ＩＭＴ計測範囲２１２を超音波診断装置によって計測する場合、図１５に示すように、皮膚表面から相対的に遠い血管壁（以下、後壁２０９と称する）と近い血管壁（以下、前壁２１０と称する）を跨ぐように関心領域２１１（Ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｅｓｔ：以下、ＲＯＩと略する）を決定する。そして、ＲＯＩ２１１内の血管壁をＩＭＴ計測範囲２１２として規定し、このＩＭＴ計測範囲２１２で計測されるＩＭＴの最大厚（ｍａｘＩＭＴ）や平均厚（ｍｅａｎＩＭＴ）をＩＭＴ値として算出する。【０００８】
このＩＭＴ計測範囲２１２を規定するＲＯＩ２１１を決定する操作を手動で行わなければならず操作が煩雑であった。そのため、煩雑な操作を軽減し、より簡便にＩＭＴ計測を行うために、例えば、特許文献１および特許文献２では、ＲＯＩの決定を自動化するための技術が提案されている。例えば、特許文献１には、超音波ビームを送受信することで取得した血管の長軸断面の２次元画像のピクセル毎の強度値を加算し平均する。そして、超音波ビームの送信方向における強度値の変曲点を用いて血管壁の位置を抽出し、２次元画像上にＲＯＩを決定する超音波診断装置が開示されている。また、特許文献２は、心臓壁の２次元画像における輝度信号を２値化し、心臓壁を２次元的に検出することで、ＲＯＩを決定する超音波診断装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１１９８４２号公報
【特許文献２】特開２００２−１２５９７１号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｅｃｈｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｙ  Ｆｅｂｒｕａｒｙ  ２００８（９３〜１１１頁）
【非特許文献２】早期動脈硬化研究会、“ｍａｘＩＭＴの計測”、［ｏｎｌｉｎｅ］、平成２２年９月９日、［平成２３年１０月５日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｍｔ−ｃａ．ｃｏｍ／ｃｏｎｔｅｎｔｓ／ｅ０８．ｈｔｍｌ＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１および特許文献２の構成は、血管壁を跨ぐようにＲＯＩを決定する技術であって、血管壁の長軸方向におけるＩＭＴを計測するための計測範囲を規定するＲＯＩを自動的に決定できる構成ではない。したがって、このような方法では頸動脈の長軸方向についてはＲＯＩを操作者が決定しなければならなかった。その結果、熟練者でなければ測定が難しく、また測定精度を高めるためには検査に時間を要した。【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑み、頚動脈の血管壁のＩＭＴを計測する超音波診断装置において、ＩＭＴを計測するための計測範囲を規定するＲＯＩを自動的に決定することができ、熟練者でなくとも簡便な操作でＩＭＴを迅速に測定することができる超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法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】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る超音波診断装置は、超音波探触子が接続可能に構成され、頚動脈の血管壁のＩＭＴを計測する超音波診断装置であって、前記超音波探触子を駆動し、頚動脈に沿った異なる複数の位置における短軸断面に対して超音波を送信するための送信信号を供給する送信処理と、前記超音波探触子が受信した前記頸動脈からの反射超音波に基づく信号を受信し、前記複数位置における短軸断面に対応する複数フレームの受信信号を生成する受信処理とを行う送受信処理部と、前記複数フレームの受信信号に基づき、当該複数フレームそれぞれに対応する複数の２次元画像を生成する２次元画像生成部と、前記複数の２次元画像それぞれに存する前記頚動脈の短軸断面に基づき、前記頚動脈の血管壁の周長又は断面積の少なくとも１つを測定し、前記周長又は前記断面積の少なくとも１つと、前記複数の２次元画像を取得した前記頚動脈の位置を示す情報とに基づき総頚動脈と頚動脈球部との境界位置を検出するＢｕｌｂ境界検出部と、前記境界位置に基づきＩＭＴを計測するための計測範囲を規定するＲＯＩを決定するＲＯＩ決定部と、前記ＲＯＩに含まれる２次元画像からＩＭＴを測定するＩＭＴ計測部とを備えたことを特徴とする。【００１４】
また、本発明の一態様に係る超音波診断装置の制御方法は、超音波探触子が接続可能に構成され、頚動脈の血管壁のＩＭＴを計測する超音波診断装置の制御方法であって、前記超音波探触子を駆動し、頚動脈に沿った異なる複数の位置における短軸断面に対して超音波を送信するための送信信号を供給する送信処理ステップと、前記超音波探触子が受信した前記頸動脈からの反射超音波に基づく信号を受信し、前記複数位置における短軸断面に対応する複数フレームの受信信号を生成する受信処理ステップと、前記複数フレームの受信信号に基づき、当該複数フレームそれぞれに対応する複数の２次元画像を生成する２次元画像生成ステップと、前記複数の２次元画像それぞれに存する前記頚動脈の短軸断面に基づき、前記頚動脈の血管壁の周長又は断面積の少なくとも１つを測定し、前記周長又は前記断面積少なくとも１つと、前記複数の２次元画像を取得した前記頚動脈の位置を示す情報とに基づき総頚動脈と頚動脈球部との境界位置を検出するＢｕｌｂ境界検出ステップと、前記境界位置に基づき所定のＩＭＴを計測するための計測範囲を規定するＲＯＩを決定するＲＯＩ決定ステップと、前記ＲＯＩに含まれる２次元画像からＩＭＴを測定するＩＭＴ計測ステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一態様に係る超音波診断装置は、頚動脈の血管壁のＩＭＴを計測するための計測範囲を規定するＲＯＩを自動的に決定することができ、熟練者でなくとも簡便な操作でＩＭＴを迅速に測定することができる超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１の一態様に係る超音波診断装置１の機能構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１の一態様に係る超音波診断装置１において超音波探触子２を頸動脈の長軸方向にハンドスキャンする状態を示す模式図である。
【図３】実施の形態１の一態様に係る超音波診断装置１における断面情報分析部８の機能構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態１の一態様に係る超音波診断装置１のＩＭＴ測定に関する動作を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態１の一態様に係る超音波診断装置１によって得られる頸動脈の短軸方向の断面を示した２次元画像に基づくデータを示す図である。（ａ）は、２次元画像１００を示す構成図、（ｂ）は、フレーム毎の頚動脈の輪郭部分１０１を示す構成図、（ｃ）は、頚動脈の３次元画像１０２の構成図である。
【図６】実施の形態１の一態様に係る超音波診断装置１においてハンドスキャンが正しく行われたか否かを判定する動作を示すフローチャートである。
【図７】ａ）は、頚動脈を順方向（矢印方向）にハンドスキャンした状態を示す模式図、（ｂ）は、（ａ）中の（Ａ）〜（Ｄ）の位置で得られた頸動脈の２次元画像を示す模式断面図である。
【図８】実施の形態１の一態様に係る超音波診断装置１において取得した受信信号のフレーム番号と、そのフレームにおける輪郭部分１０１の断面積と周長を表す図である。
【図９】実施の形態１の一態様に係る超音波診断装置１において取得した受信信号のフレーム番号と、そのフレームにおける輪郭部分１０１の断面積と周長をハンドスキャンした順にプロットした関係図である。
【図１０】実施の形態１の一態様に係る超音波診断装置１において取得した受信信号の各フレームにおける輪郭部分１０１の断面積と周長を、過去２回について移動平均し更に２次微分した結果を、ハンドスキャンした順にフレーム番号と対応させてプロットした関係図である。
【図１１】実施の形態１の変形例の一態様に係る超音波診断装置１´の機能構成を示すブロック図である。
【図１２】実施の形態２の一態様に係る超音波診断装置１Ａの概要を示す斜視図である。
【図１３】実施の形態２の一態様に係る超音波診断装置１Ａの機能構成を示すブロック図である。
【図１４】頸動脈の血管の長軸方向における断面を示した断面図である。
【図１５】頸動脈の血管の長軸方向における構造を示した斜視図である。
【図１６】頸動脈の血管の長軸断面方向の２次元画像を示す模式図である。
【図１７】超音波探触子と頸動脈の血管の位置関係を短軸方向から見た断面図で示した説明図であり、（ａ）は、超音波探触子の振動子列と頸動脈の血管中心が一致した状態を、（ｂ）は超音波探触子の振動子列と頸動脈の血管中心がズレした状態を示す。
【図１８】ａ）は、頸動脈の血管の長軸方向における構造を示した斜視図、（ｂ）は、（ａ）中の頸動脈の血管表面におけるＣＣＡ―Ｂｕｌｂ境界２１９近傍部分（Ａ）を拡大した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
≪本発明を実施するための形態に至った経緯について≫
超音波診断装置において、ＩＭＴの計測範囲を規定するＲＯＩ２１１を決定するために各種の検討が行われている。例えば、非特許文献２では、ＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９の検出方法が示されている。当該文献では、ＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９はＣＣＡの末梢端でＢｕｌｂを形成する際の血管壁の変曲点として表され、変曲点はＣＣＡからＢｕｌｂへの移行部付近でそれぞれ外膜と中膜との境界線をＣＣＡ側とＢｕｌｂ側から延長した交点として求め、その交点をＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９として規定する。発明者らは、この非特許文献２に記載されたＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９の検出方法を用いて検出したＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９を基準として、ＩＭＴの計測範囲を決定することの実用性について鋭意検討を行った。例えば、非特許文献１の推奨する計測範囲を規定するＲＯＩ２１１を決定することができるか否かについて検討した。
【００１８】
しかしながら、非特許文献２の方法では、被検体によってＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９を検出できない場合があり、その場合にはＩＭＴの計測範囲を自動的に決定することができず、操作者自らが手動でＩＭＴ計測範囲２１２を決定することが必要となる、したがって、非特許文献２に記載されたＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９の検出方法は、仮に自動化したとしてもＩＭＴ計測範囲２１２を決定する方法としての実用性は低いと考えた。
【００１９】
そして、その要因について検討した。非特許文献２の方法では、理想的な形状に近い頚動脈の２次元画像が得られた場合にはＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９を検出することができる。一方、特異な形状の頚動脈の２次元画像が得られた場合には、ＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９を検出することができず、ＩＭＴ計測範囲２１２を決定することができないことが判明した。例えば、被検体の頸動脈にＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９の血管壁に屈曲がない場合には変曲点を検出することは難しい。また、被検体の頸動脈にＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９が存在していた場合でも、超音波診断装置を用いて観察し難い形状である場合や、観察する際の首の曲げ方等からＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９の変曲点が観察されない場合等がある。その場合には、変曲点を検出することができず、ＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９を検出することができない。例えば、Ｂｕｌｂにおける血管の前壁、後壁の少なくともいずれか一方が平坦であり、血管の前壁、後壁の少なくともいずれか一方のＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９の血管壁に屈曲が認識し難い場合が、上記に該当する。そして、変曲点を観察し難い２次元画像が得られた場合には、更に変曲点を観察し易い２次元画像を取得するための操作を何度も行わなければならず、最終的には測定できない場合もあるという診断上の課題もあった。
【００２０】
頚動脈の血管壁のＩＭＴを計測する超音波診断装置において、ＩＭＴを計測するための計測範囲を規定するＲＯＩ２１１を自動的に決定するためには、被検体の頸動脈の形状にかかわらずＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９を検出することが必要であり、そのような検出方法を見出し、検査方法として確立することが望ましい。
【００２１】
一方、ＩＭＴ計測は、一般的に頸動脈の長軸方向に沿うように超音波探触子を首筋表面に配置した状態で行う。この際、超音波探触子を頸動脈の長軸方向に対する垂直断面（以後、短軸断面とする。）における中心近傍を切断できる位置に配置しなければ正確な測定はできない。これは、超音波は音響インピーダンスに差異がある組織境界などで反射するが、超音波が境界面に垂直にあたるほど強く反射し明瞭な超音波エコー信号が得られることに起因する。
【００２２】
図１７は、超音波探触子と頸動脈の血管の位置関係を短軸方向から見た断面図で示した説明図であり、（ａ）は、超音波探触子における複数の振動子が列状に配列された振動子列と頸動脈の血管中心が一致した状態を、（ｂ）は超音波探触子の振動子列と頸動脈の血管中心がズレた状態を示す。図１７（ａ）に示すように、超音波探触子２を被検体にあてた位置が血管の中心２２０近傍を捉えているとき、すなわち、波線部で示す超音波ビームの進路が血管の中心２２０近傍を通るときに、超音波は血管の内腔内膜境界２０７および中膜外膜境界２０８に垂直にあたり、両境界で強く明瞭な反射（超音波エコー信号）が得られる。一方、図１７（ｂ）に示すように、超音波ビームの進路が血管の中心２２０近傍を通らない場合は、超音波が血管の両境界に垂直にあたらないため、弱く不明瞭な反射（超音波エコー信号）しか得られない。そのため、内腔内膜境界２０７および中膜外膜境界２０８が、ぼやけて分離されずに描出されたり、内腔内膜境界２０７が描出されなかったりする。この場合、ＩＭＴ計測を正確に測定することができない。さらに、血管が蛇行していることによって血管の中心に振動子列を配置できないような場合もある。
【００２３】
このような理由から、正確なＩＭＴ計測を行うためには、頸動脈の長軸方向に沿うように振動子列を血管の短軸断面の中心近傍に配置することが必要である。
【００２４】
さらに、ＩＭＴ計測は同一患者において、通常、一定期間毎に計測され、その経過を診断するものであることから正確な診断を行うためには、毎回、同一の計測範囲で計測を行うことも必要となる。
【００２５】
そこで、発明者らは、被検体の頸動脈の形状や２次元画像を取得する際の状況にかかわらずＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９を検出する方法について鋭意検討した。図１８（ａ）は、発明者の検討による、頸動脈の血管の長軸方向における構造を示した斜視図、（ｂ）は、（ａ）中の頸動脈の血管表面におけるＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９近傍部分（Ａ）を拡大した模式図である。図１８（ｂ）に示すとおり、ＣＣＡ−Ｂｕｌｂ付近では血管径が急激に増加する。ＣＣＡとＢｕｌｂとの境界は、頸動脈の血管外径の長軸方向の表面形状を示すカーブが変化し始める開始点に相当する。そのため、図１８（ｂ）の血管外径の長軸方向の表面形状を示すカーブが変化する立ち上がりの変化点を検出することで、ＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９を抽出することができると考えた。さらに、超音波探触子の振動子列と頸動脈の血管中心がズレの影響を受けにくくする技術についても鋭意検討を行った。その結果、本発明の実施の形態の一態様に係る超音波診断装置に想到するに至った。
【００２６】
以下、実施の形態の一態様に係る超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法について、図面を参照しながら説明する。
≪本発明を実施するための形態の概要≫
本発明を実施するための形態の一態様である超音波診断装置は、超音波探触子が接続可能に構成され、頚動脈の血管壁のＩＭＴを計測する超音波診断装置であって、前記超音波探触子を駆動し、頚動脈に沿った異なる複数の位置における短軸断面に対して超音波を送信するための送信信号を供給する送信処理と、前記探触子が受信した前記頸動脈からの反射超音波に基づく信号を受信し、前記複数位置における短軸断面に対応する複数フレームの受信信号を生成する受信処理とを行う送受信処理部と、前記複数フレームの受信信号に基づき、当該複数フレームそれぞれに対応する複数の２次元画像を生成する２次元画像生成部と、前記複数の２次元画像それぞれに存する前記頚動脈の短軸断面に基づき、前記頚動脈の血管壁の周長又は断面積の少なくとも１つを測定し、前記周長又は前記断面積少なくとも１つと、前記複数の２次元画像を取得した前記頚動脈の位置を示す情報とに基づき総頚動脈と頚動脈球部との境界位置を検出するＢｕｌｂ境界検出部と、前記境界位置に基づきＩＭＴを計測するための計測範囲を規定するＲＯＩを決定するＲＯＩ決定部と、前記ＲＯＩに含まれる２次元画像からＩＭＴを測定するＩＭＴ計測部とを備えたことを特徴とする。
【００２７】
また、別の態様では、前記Ｂｕｌｂ境界検出部は、前記周長又は前記断面積の大きさの変化が開始する位置を前記境界として検出する構成であってもよい。
【００２８】
また、別の態様では、前記Ｂｕｌｂ境界検出部は、前記複数のフレームに対応する２次元画像それぞれに対し、前記頚動脈の血管壁の輪郭を抽出する輪郭抽出処理を行い、前記輪郭に基づき、前記周長又は前記断面積を測定する構成であってもよい。
【００２９】
また、別の態様では、前記Ｂｕｌｂ境界検出部は、前記複数の２次元画像が前記頚動脈に沿った所定の間隔を隔てた位置において取得されたことを判定する判定処理を行う構成であってもよい。
【００３０】
また、別の態様では、前記Ｂｕｌｂ境界検出部は、前記複数の２次元画像それぞれに存する前記頚動脈の座標位置を検出し、前記複数の２次元画像のうち、隣り合う２次元画像間の前記座標位置のズレが所定の値以下の場合、前記複数の２次元画像が前記頚動脈に沿った所定の間隔を隔てた位置において取得されたと判定する構成であってもよい。
【００３１】
また、別の態様では、前記Ｂｕｌｂ境界検出部は、前記複数の２次元画像に基づき血管の伸長方向を決定する構成であってもよい。
【００３２】
また、別の態様では、前記Ｂｕｌｂ境界検出部は、前記複数の２次元画像に存する前記頚動脈の断面数を割出し、前記断面数と前記複数の２次元画像を取得した前記頚動脈の位置を示す情報とに基づき血管の伸長方向を決定する構成であってもよい。
【００３３】
また、別の態様では、前記血管の伸長方向は、前記総頚動脈から内頚動脈および外頚動脈に向けた末梢方向と、前記内頚動脈および前記外頚動脈から前記総頚動脈に向けた中枢方向のいずれかである構成であってもよい。
【００３４】
また、別の態様では、前記ＲＯＩ決定部は、前記境界位置および前記血管の伸長方向に基づき前記ＩＭＴ計測のためのＲＯＩを決定する構成であってもよい。
【００３５】
また、本発明の一態様に係る超音波診断装置の制御方法は、超音波探触子が接続可能に構成され、頚動脈の血管壁のＩＭＴを計測する超音波診断装置の制御方法であって、前記超音波探触子を駆動し、頚動脈に沿った異なる複数の位置における短軸断面に対して超音波を送信するための送信信号を供給する送信処理ステップと、前記超音波探触子が受信した前記頸動脈からの反射超音波に基づく信号を受信し、前記複数位置における短軸断面に対応する複数フレームの受信信号を生成する受信処理ステップと、前記複数フレームの受信信号に基づき、当該複数フレームそれぞれに対応する複数の２次元画像を生成する２次元画像生成ステップと、前記複数の２次元画像それぞれに存する前記頚動脈の短軸断面に基づき、前記頚動脈の血管壁の周長又は断面積少なくとも１つを測定し、前記周長又は前記断面積の少なくとも１つと、前記複数の２次元画像を取得した前記頚動脈の位置を示す情報とに基づき総頚動脈と頚動脈球部との境界位置を検出するＢｕｌｂ境界検出ステップと、前記境界位置に基づき所定のＩＭＴを計測するための計測範囲を規定するＲＯＩを決定するＲＯＩ決定ステップと、前記ＲＯＩに含まれる２次元画像からＩＭＴを測定するＩＭＴ計測ステップとを有することを特徴とする。
【００３６】
以下に、本発明の超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
≪実施の形態１≫
以下、実施の形態１の一態様に係る超音波診断装置について、図面を参照しながら説明する。
＜構成について＞
（全体構成）
図１は、実施の形態１の一態様に係る超音波診断装置１の機能構成を示すブロック図である。
【００３７】
超音波診断装置１は、被験体に向けて超音波を送受信する超音波探触子２に電気的に接続可能に構成されている。図１は、超音波診断装置１に超音波探触子２が接続された状態を示す。超音波診断装置１は、制御器３００を備える。制御器３００は、送受信処理部３、２次元画像生成部４、２次元画像保持部５、Ｂｕｌｂ境界検出部１５、ＲＯＩ決定部１３およびＩＭＴ計測部１４を備える。
【００３８】
（超音波探触子２）
超音波探触子２は、図示しない複数の圧電素子が列状に多数配列された振動子列を有する。超音波探触子２は、後述の送受信処理部３から供給されたパルス状または連続波の電気信号である送信信号をパルス状または連続波の超音波に変換し、振動子列を被検体の皮膚表面に接触させた状態で被検体の皮膚表面から頚動脈に向けて超音波ビームを照射する。この際、頚動脈の短軸断面の２次元画像を取得するために、振動子列が頚動脈に沿い頸動脈の長軸方向と垂直となるように超音波探触子２を配置し、超音波ビームを発射する。そして、超音波探触子２は、被検体からの反射超音波である超音波エコー信号を受信し、振動子列によりエコー信号を電気信号に変換して、この電気信号を送受信処理部３に供給する。
【００３９】
この際、頚動脈の短軸断面２次元画像を複数取得できるように、超音波探触子２の一方向に配列された振動子を頚動脈の長軸方向とは略垂直方向に配置して、超音波探触子２をハンドスキャンをする。図２は、実施の形態１の一態様に係る超音波診断装置１において超音波探触子２を頸動脈の長軸方向にハンドスキャンする状態を示す模式図である。超音波探触子２の振動子列を皮膚表面に当接させ、頚動脈の長軸方向に沿って一方向に移動させた状態で、超音波ビームを送信する。この際、一定の間隔にて短軸断面２次元画像を複数取得するために、超音波探触子の移動は、頚動脈の長軸方向に沿って一定速度で行うことが望ましい。また、超音波探触子は既定の速度で移動させることが望ましい。その際、超音波探触子の各振動子の間隔と、超音波探触子の移動方向で取得されるフレームの間隔は略同一が望ましい。例えば、振動子の配列方向において各振動子の間隔が、０．２５ｍｍとすると、フレーム間の間隔は、２．５ｍｍ毎が望ましい。仮にフレームレートが２０フレーム／ｓｅｃの超音波診断装置と、各振動子の間隔が２．５ｍｍの超音波探触子を用いた場合、例えば、４から６ｍｍ／ｓｅｃ、好ましくは約５ｍｍ／ｓｅｃの速度で超音波探触子の移動を行うことで、０．２から０．３ｍｍ間隔、好ましくは約０．２５ｍｍ間隔のフレームを取得することができる。
そして、超音波探触子２を移動させた位置に対応する頚動脈の短軸断面の超音波エコー信号を受信する。そして、この超音波エコー信号に基づき電気信号に変換した信号を順次、送受信処理部３に供給する。以下、この操作をハンドスキャンという。
【００４０】
（送受信処理部３）
送受信処理部３は、超音波探触子２に超音波ビームを送信させるためのパルス状または連続波の電気信号を生成し、送信信号として超音波探触子２へ供給する送信処理を行う。
【００４１】
送受信処理部３は、超音波探触子２から受信した電気信号を増幅してＡ／Ｄ変換を行い、受信信号を生成する受信処理を行う。この受信信号は、例えば、振動子列に沿った方向と振動子列から離れる深さ方向からなる複数の信号からなり、各信号はエコー信号の振幅から変換された電気信号をＡ／Ｄ変換したデジタル信号である。ここでは、上述のハンドスキャンに対応した複数フレームの頚動脈の短軸断面の受信信号が生成される。これら複数フレームの受信信号は、２次元画像生成部４に供給される。
（２次元画像生成部４）
２次元画像生成部４は、受信信号に基づき、フレーム毎に対応した頚動脈の短軸画像である２次元画像を生成し、２次元画像保持部５へ供給する。この２次元画像は、主に受信信号に対し直交座標系に対応するように座標変換を施した画像信号である。そして、これら２次元画像は、ハンドスキャンによって取得された順番とともに２次元画像保持部５にて記憶される。
（Ｂｕｌｂ境界検出部１５）
Ｂｕｌｂ境界検出部１５は、複数の２次元画像それぞれに存する頚動脈の短軸断面に基づき、前記頚動脈の血管壁の周長又は断面積の少なくとも１つを測定し、周長又は断面積少なくとも１つと、複数の２次元画像を取得した前記頚動脈の位置を示す情報とに基づき総頚動脈と頚動脈球部との境界位置を検出する。Ｂｕｌｂ境界検出部１５は、輪郭抽出部６、３次元Ｖｏｌｕｍｅデータ保持部７、断面情報分析部８、断面分析データ保持部９、血管方向判定部１０、血管方向データ保持部１１およびＢｕｌｂ境界判定部１２を備える。それぞれの、機能要素の構成について説明する。
【００４２】
[輪郭抽出部６]
輪郭抽出部６は、２次元画像保持部５にて記憶された２次元画像に基づき、例えばエッジ検出処理のような一般的な画像処理手法を用いることで、頚動脈の血管壁部分の輪郭部分を抽出する。
【００４３】
[３次元Ｖｏｌｕｍｅデータ保持部７]
３次元Ｖｏｌｕｍｅデータ保持部７は、輪郭抽出部６で得られた輪郭部分をフレーム毎に記憶する。以後、これらフレーム毎に記憶された輪郭部分のデータの集合群を、３次元Ｖｏｌｕｍｅデータという。
【００４４】
[断面情報分析部８]
断面情報分析部８は、３次元Ｖｏｌｕｍｅデータ保持部７で記憶された３次元Ｖｏｌｕｍｅデータに基づき、ハンドスキャンが正しく行われたかを分析する。ハンドスキャンは、頚動脈の長軸方向に沿って一方向に皮膚表面上を移動させた状態で超音波ビームの送受信を行うため、ハンドスキャンのやり方によっては、一部のフレームのデータが欠落等することがある。断面情報分析部８は、このデータの欠落等によって誤ったデータを取得することを防止するためのものである。
【００４５】
図３は、実施の形態１の一態様に係る超音波診断装置１における断面情報分析部８の機能構成を示すブロック図である。断面情報分析部８は、血管位置検出部８０、血管周長測定部８１、血管断面積測定部８２、血管断面数割出部８３、および断面情報判定部８４を備える。
【００４６】
血管位置検出部８０は、１つのフレームにおける血管の輪郭部分の位置を検出する。
【００４７】
血管周長測定部８１は、血管位置検出部８０で得られた血管の輪郭部分の位置情報に基づき、輪郭部分の周囲の長さを測定する。ここで、輪郭部分の周囲の長さには、内腔内膜境界の周長、中膜外膜境界の周長、血管の最も外側の部分である血管壁の外周の周長の何れかを用いることが出来る。尚、血管壁の内膜および中膜は心拍の影響を受けて変形しやすいことや、血管内腔にプラークができた場合に適切な血管位置の検出が難しいため、その影響の少ない中膜外膜境界または血管壁の外周位置を血管壁として抽出することがより望ましい。
【００４８】
血管断面積測定部８２は、血管周長測定部８１同様、輪郭部分の位置情報に基づき、輪郭部分の面積を測定する。ここで、輪郭部分の断面積には、内腔が占める部分も含めた頸動脈の血管における内腔内膜境界に囲まれた範囲、中膜外膜境界に囲まれた範囲、血管の最も外側の部分である血管壁の外周に囲まれた範囲の何れかを用いることが出来る。尚、血管壁の内膜および中膜は心拍の影響を受けて変形しやすいことや、血管内腔にプラークができた場合に適切な血管位置の検出が難しいため、その影響の少ない中膜外膜境界または血管壁の外周位置を血管壁として抽出することがより望ましい。
【００４９】
血管断面数割出部８３は、１つのフレーム中に存在する頚動脈の断面数を割出す。Ｂｉｆ２１７よりも末梢方向では、１つのフレーム中に存在する頚動脈の断面数は２となる。
【００５０】
断面情報判定部８４は、以上の処理結果に基づき、ハンドスキャンにより得られたフレームが連続したものかどうか判定し、ハンドスキャンが正しく行われていることを確認する。すなわち、断面情報判定部８４は、複数の２次元画像が頚動脈に沿った所定の間隔を隔てた位置において取得されたことを判定する判定処理を行う。そのため、複数の２次元画像それぞれに存する頚動脈の座標位置を検出し、複数の２次元画像のうち、隣り合う２次元画像間の座標位置のズレが所定の値以下の場合、複数の２次元画像が前記頚動脈に沿った所定の間隔を隔てた位置において取得されたと判定する。
【００５１】
これら断面情報分析部８で行われる処理は、３次元Ｖｏｌｕｍｅデータ内の全てのフレームに対して行われ、処理によって得られた情報は、断面分析データ保持部９に供給され記憶される。
【００５２】
なお、実施の形態１においては、後述するＢｕｌｂ境界判定部１２においてより精度の高い判定を可能とするため、血管周長測定部８１および血管断面積測定部８２の２つの構成を示しているが、Ｂｕｌｂ境界判定部１２における判定を用いない場合には、いずれか一方の構成であっても良い。
【００５３】
[血管方向判定部１０]
血管方向判定部１０は、断面分析データ保持部９に記憶された情報に基づき、ハンドスキャンが、ＣＣＡからＩＣＡ／ＥＣＡ方向（以下、順方向とする）でされたのか、ＩＣＡ／ＥＣＡからＣＣＡ方向（以下、逆方向とする）でされたのかを判定する。すなわち、３次元Ｖｏｌｕｍｅデータ内の複数のフレームのデータから、ハンドスキャンの方向を判定する。具体的には血管位置検出部８０で検出した血管の輪郭部分の位置の長軸方向の変化に基づき、複数のフレームのデータの何れが中枢方向であって、何れが末梢方向であるかを判定する。前壁の座標位置と後壁の座標位置との間の距離が長軸方向に沿って拡大する場合、ＣＣＡからＢｕｌｂに向けて血管径が序々に大きくなるので、その方向が末梢方向であることを示す。
【００５４】
[血管方向データ保持部１１]
血管方向データ保持部１１は、血管方向判定部１０で得られた情報を記憶する。
[Ｂｕｌｂ境界判定部１２]
Ｂｕｌｂ境界判定部１２は、複数のフレームに対応する２次元画像それぞれから抽出した血管の周長又は断面積の大きさの変化が開始する位置を前記境界として検出する。具体的には、断面分析データ保持部９および血管方向データ保持部１１のデータに基づき、ＣＣＡとＢｕｌｂとの境界たる変曲点を検出する。詳細については、後述する。
（ＲＯＩ決定部１３）
ＲＯＩ決定部１３は、Ｂｕｌｂ境界判定部１２で得た変曲点に基づき、ＩＭＴ計測を行う範囲を規定するＲＯＩ２１１を決定する。すなわち、予め決定したＩＭＴ計測範囲２１２に対応するフレームを選択する。例えば、非特許文献１のＩＭＴ推奨計測範囲に対応するためには、変曲点からＣＣＡ側１ｃｍの領域内に存するフレームを選択し、これをＩＭＴ計測範囲２１２として決定する。上述のように、超音波画像取得の際に超音波探触子は頚動脈の長軸方向に沿って一定速度で移動されている場合、短軸断面画像に対応するフレームは、一定の間隔にて取得される。この場合、１ｃｍを超音波探触子の移動した際の速度で除することにより、ＩＭＴ取得の対象とすべきフレームの個数を算出することができる。ここで、超音波探触子の移動した際の速度は、既定された一定速度、例えば、例えば、４ｍｍ／ｓｅｃから６ｍｍ／ｓｅｃの速度で行うことが望ましい。
（ＩＭＴ計測部１４）
ＩＭＴ計測部１４は、ＲＯＩ決定部１３で選択されたフレームに対応する２次元画像を２次元画像保持部５から取得し、当該２次元画像に基づきそれぞれのフレーム毎にＩＭＴ計測を行う。上述のとおり、血管壁２０１は、内側から外側に向けて、内膜２０２、中膜２０３、外膜２０５から構成され、ＩＭＴは内膜２０２と中膜２０３の複合体である内中膜２０の厚さである。ＩＭＴ計測部１４において、受信信号に基づき生成した２次元画像上の血管内腔２０４と外膜２０５との間に内中膜２０６を検出することによりＩＭＴを測定する。２次元画像は、短軸方向から血管の断面を示した血管の断層像であり、当該画像からＩＭＴを測定する方法については、例えば、ＷＯ２０１２／１０５１６２号公報等に記載の方法に基づく。
【００５５】
そして、これらＩＭＴ計測の結果を、表示器（不図示）に表示する。また、フレーム毎の輪郭部分をハンドスキャンにより得られたフレーム順に繋ぎ合わせて頚動脈の３次元画像を構築し、この３次元画像にＩＭＴ計測を行ったＩＭＴ計測範囲２１２を３次元画像とともに表示すれば、操作者により分かりやすい使い勝手のよい構成となる。
＜動作について＞
以上の構成からなる超音波診断装置１の動作について、図４のフローチャートを用いて説明する。図４は、実施の形態１の一態様に係る超音波診断装置１のＩＭＴ測定に関する動作を示すフローチャートである。頚動脈を含む被検体への超音波ビームの送信および受信については、一般的な方法により取得されるものであるので、ここでは説明を省略する。すなわち、ＲＯＩ２１１を自動的に決定し、ＲＯＩ２１１内のＩＭＴの計測を行うまでの動作について説明する。
（ステップ１（Ｓ０１））
ステップ１（Ｓ０１）において、ハンドスキャンによって超音波探触子２で得た超音波エコー信号に基づき、送受信処理部３でフレーム毎の受信信号を生成する。この際、頚動脈の短軸断面の２次元画像を取得するために、振動子列が頚動脈に沿い頸動脈の長軸方向と略垂直となるように超音波探触子２を配置し頸動脈の長軸方向に沿って超音波探触子２を移動する。この際、一定の間隔にて短軸断面２次元画像を複数取得するために、超音波探触子２の移動は、頚動脈の長軸方向に沿って既定の一定速度で行うことが望ましい。
（ステップ２（Ｓ０２））
図５は、実施の形態１の一態様に係る超音波診断装置１によって得られる頸動脈の短軸方向の断面を示した２次元画像に基づくデータを示す図である。（ａ）は、２次元画像１００を示す構成図、（ｂ）は、フレーム毎の頚動脈の輪郭部分１０１を示す構成図、（ｃ）は、頚動脈の３次元画像１０２の構成図である。
【００５６】
ステップ２（Ｓ０２）では、２次元画像保持部５によって、図５（ａ）に示すように、ステップ１で得られた受信信号に基づきフレーム毎の２次元画像１００を生成する。そして、これら生成された２次元画像１００は、２次元画像保持部５で記憶される。
（ステップ３（Ｓ０３））
ステップ３（Ｓ０３）では、２次元画像保持部５で記憶された２次元画像１００に対し、上述のしたような一般的な画像処理手法によって、図５（ｂ）に示すような頚動脈の輪郭部分１０１を抽出する。そして、これらフレーム毎の輪郭部分１０１は、３次元Ｖｏｌｕｍｅデータとして３次元Ｖｏｌｕｍｅデータ保持部７に保存される。次に、これら輪郭部分１０１をハンドスキャンにより得られたフレームを順に繋ぎ合わせ、図５（ｃ）に示すような頸動脈の３次元画像１０２を構築する。そして、これら３次元画像１０２は、３次元Ｖｏｌｕｍｅデータ保持部７に保存される。
（ステップ４（Ｓ０４））
ステップ４（Ｓ０４）では、３次元Ｖｏｌｕｍｅデータが、ハンドスキャンが正しく行われたか否かを判定する。図６は、実施の形態１の一態様に係る超音波診断装置１においてハンドスキャンが正しく行われたか否かを判定する動作を示すフローチャートである。このステップ４（０４）について、図６を用いて説明する。
【００５７】
[ステップ４１（Ｓ４１）]
ステップ４１（Ｓ４１）では、血管位置検出部８０が、例えば、輪郭抽出部６によって画像処理された２次元画像をスキャンし、輪郭部分１０１が、図５（ｂ）に示すＸＹ座標のどの位置に存在するか、輪郭部分１０１の示す座標位置を検出する。この際、頚動脈の血管壁以外の輪郭がノイズとして現れる場合がある。このノイズについては、例えば、環状でない輪郭部分は、頚動脈の断面画像ではないと判定し、無視あるいはノイズ自体を消去する。
【００５８】
[ステップ４２（Ｓ４２）]
ステップ４２（Ｓ４２）では、血管周長測定部８１において、血管位置検出部８０にて検出した輪郭部分１０１の示す座標位置に基づき、輪郭部分１０１の周長を測定する。これは頚動脈の周長を表す。ここで、輪郭部分の周囲の長さには、頸動脈の血管の外膜の外径における周長を用いることができる。
【００５９】
[ステップ４３（Ｓ４３）]
ステップ４３（Ｓ４３）では、血管断面積測定部８２において、血管位置検出部８０にて検出した輪郭部分１０１の示す座標位置に基づき、輪郭部分１０１の面積を測定する。これは頚動脈の断面積を表す。ここで、輪郭部分の断面積には、内腔が占める部分も含めた頸動脈の血管における外膜の外径に囲まれた範囲を用いる。
【００６０】
なお、ステップ４２（Ｓ４２）およびステップ４３（Ｓ４３）順序は、ステップ４３（Ｓ４３）の後にステップ４２（Ｓ４２）を行う順序であってもよい。また、上述の通り、頚動脈の周長および頚動脈の断面積の測定のいずれか一方のみを実施する構成としても良い。この場合、一方のステップを行えばよい。
【００６１】
また、頚動脈の周長、断面積を測定する場合、内腔内膜境界の位置、中膜外膜境界の位置、外膜における外周位置を基準に測定することができるが、血管壁の内膜位置や中膜位置は、心拍の影響を受けて変形しやすい。また、血管内腔にプラークができた場合、適切な周長および断面積を測定することが難しい。そのため、その影響の少ない中膜外膜境界の位置または外膜における外周位置を基準として、頚動脈の周長、断面積を測定することが望ましい。
【００６２】
[ステップ４４（Ｓ４４）]
ステップ４４（Ｓ４４）では、フレーム毎に存在する頚動脈の断面数を割出す。通常、上述の処理によって得られる頚動脈の断面数は、ＣＣＡ側で得られたフレームでは１つであり、Ｂｕｌｂよりも末梢側にあるＩＣＡ、ＥＣＡ側で得られたフレームでは２つである。したがって、断面数が３つ以上存在することはあり得ない。しかしながら、血管位置検出部８０では、処理できなかった環状の輪郭部分１０１が存在する場合がある。これについては、血管周長測定部８１や血管断面積測定部８２で得られた情報によりノイズを判別し、このノイズを無視あるいは消去する。具体的には、頚動脈は直径が１０ｍｍ程度と通常の血管と比較して非常に大きい。そのため、周長、断面積といった数値情報を基準に頚動脈の断面であるかノイズであるかを判定する。
【００６３】
[ステップ４５（Ｓ４５）]
ステップ４５（Ｓ４５）は、断面情報判定部８４において、ステップ４１（Ｓ４１）からステップ４４（Ｓ４４）の処理に基づき、ハンドスキャンにより得られたフレームが連続したものかどうか判定する。
【００６４】
具体的には、１つのフレームにおいて、頚動脈の断面と判定された輪郭部分１０１のＸＹ座標における位置と、その直前にハンドスキャンにより得られたフレームに対応する輪郭部分１０１のＸＹ座標における位置により判定する。例えば、両者のフレームにおける輪郭部分１０１の中心座標を比較し、その位置ズレが所定の値以下であれば、連続して取得されたものとして判断し、正しくハンドスキャンが行われたことを判定する。正しくハンドスキャンが行われたと判定された場合は、これらデータを断面分析データ保持部９に記憶し、次のステップ５（Ｓ０５）に移行する。一方、正しくハンドスキャンが行われていないと判定された場合は、次のステップには移行せず、再度ハンドスキャンをやり直す。
（ステップ５（Ｓ０５））
ステップ５（Ｓ０５）では、血管方向判定部１０において、ハンドスキャンされた方向を決定し、その決定した方向を、血管方向データ保持部１１で記憶する。図７（ａ）は、頚動脈を順方向（矢印方向）にハンドスキャンした状態を示す模式図であり、（ｂ）は、（ａ）中の（Ａ）〜（Ｄ）の位置で取得した頸動脈の２次元画像を示す模式断面図である。
【００６５】
図７（ｂ）に示す二次元画像のうち、二次元画像（Ａ）はＣＣＡ２１３で、二次元画像（Ｂ）はＣＣＡ２１３とＢｕｌｂ２１４との境界付近で、二次元画像（Ｃ）はＢｉｆ２１７近傍のＢｕｌｂ２１４付近で、そして、二次元画像（Ｄ）はＩＣＡ２１５／ＥＣＡ２１６で取得したものである。図７（ｂ）に示すように、二次元画像（Ａ）は頚動脈の断面に対応する輪郭部分１０１が一つであるため、ＣＣＡ２１３側と判断できる。一方、二次元画像（Ｄ）は輪郭部分１０１が２つ存在するため、ＩＣＡ２１５／ＥＣＡ２１６側と判断できる。そして、これら２次元画像は、（Ａ）から順に取得されていることから、順方向でハンドスキャンされていると決定することができる。
【００６６】
（ステップ６（Ｓ０６））
ステップ６（Ｓ０６）は、Ｂｕｌｂ境界判定部１２において、断面分析データ保持部９および血管方向データ保持部１１のデータに基づき、ＣＣＡとＢｕｌｂとの境界たる変曲点を検出する。ＣＣＡとＢｕｌｂとの境界たる変曲点を検出は、３次元Ｖｏｌｕｍｅデータ内のそれぞれのフレームに対応する輪郭部分１０１の周長および面積を対応付けし、周長および断面積の値を頸動脈の方向に対し２次微分し、周長および断面積の値の変曲点を抽出することにより行う。
【００６７】
まず、３次元Ｖｏｌｕｍｅデータ内のそれぞれのフレームに対応する輪郭部分１０１の周長および面積を対応付けする。図８は、実施の形態１の一態様に係る超音波診断装置１において取得した受信信号のフレーム番号と、そのフレームにおける輪郭部分１０１の断面積と周長を表す図である。最初に取得したフレームをフレーム０とし、その後、順にフレーム１、２、・・ｎとして表示している。
【００６８】
次に、図８に示した３次元Ｖｏｌｕｍｅデータ内のそれぞれのフレームに対応する輪郭部分１０１の周長および面積を、ハンドスキャンにより取得した順にプロットする。図９は、実施の形態１の一態様に係る超音波診断装置１において取得した受信信号のフレーム番号と、そのフレームにおける輪郭部分１０１の断面積と周長をハンドスキャンした順にプロットした関係図である。図９において、面積は２次元画像において血管断面に含まれる画素の個数から算出し、周長は２次元画像において血管断面とその他の部分との境界を構成する画素の個数から算出する。変曲点を検出するためには、ＣＣＡ部分とＢｕｌｂ部分のデータのみで十分であり、ＩＣＡ、ＥＣＡ部分のデータは不要である。したがって、実施の形態１では、ＩＣＡ、ＥＣＡ部分のデータは省略し、ＣＣＡからＢｕｌｂにかけたデータのみを示している。
【００６９】
図９に示すように、周長と断面積がほぼ一致した変化を示した。ＣＣＡではほぼ一定の周長および断面積で延伸している。
【００７０】
図１８（ｂ）において説明したように、Ｂｕｌｂの形状が球状であることから、ＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界からＢｕｌｂにかけて、血管径が増加する。その結果、ＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界からＢｕｌｂにかけて、血管の周長および断面積も同様に急激に大きくなる。この点は、それぞれのフレームにおける血管の周長と断面積がほぼ一致した変化を示していることが、図９のデータからも示されている。そして、ＣＣＡとＢｕｌｂとの境界たる変曲点は、ＣＣＡ部分の一定の周長および断面積が変化し始める開始点に相当する。そのため、図９の血管の周長、断面積の値が増加する立ち上がりの変化点を変曲点として検出することができる。
【００７１】
しかしながら、図９に示したデータでは、血管の周長、断面積の値が増加する立ち上がりの変化点（すなわち、変曲点）が分かり難い。したがって、例えば、図９のデータを移動平均し、２次微分の計算処理を施すことによって、この変化点（すなわち変曲点）を容易に検出することができる。
【００７２】
なお、図１０は、実施の形態１の一態様に係る超音波診断装置１において取得した受信信号の各フレームにおける輪郭部分１０１の断面積（図９に示したデータ）を、過去２回について移動平均し更に２次微分した結果を、ハンドスキャンした順にフレーム番号と対応させてプロットした関係図である。図１０から、ＣＣＡとＢｕｌｂとの境界たる変曲点は、２次微分の計算処理を施したデータから理解されるようにフレーム１３５であることが分かる。
【００７３】
（ステップ７（Ｓ０７））
ステップ７（Ｓ０７）では、ステップ６（Ｓ０６）で検出されたＢｕｌｂ境界たる変曲点からＩＭＴ計測範囲２１２を決定する。具体的には、ＲＯＩ決定部１３は、Ｂｕｌｂ境界判定部１２で得た変曲点に基づき、ＩＭＴ計測を行う範囲を規定するＲＯＩ２１１を決定する。すなわち、予め決定したＩＭＴ計測範囲２１２に対応するフレームを選択する。例えば、非特許文献１のＩＭＴ推奨計測範囲に対応するためには、変曲点からＣＣＡ側１ｃｍの領域内に存するフレームを選択し、これをＩＭＴ計測範囲２１２として決定する。
（ステップ８（Ｓ０８））
ステップ８（Ｓ０８）において、決定されたＩＭＴ計測範囲２１２におけるＩＭＴ計測を行う。具体的には、ＩＭＴ計測部１４は、ＲＯＩ決定部１３で選択されたフレームに対応する２次元画像保持部５の２次元画像に基づきそれぞれのフレーム毎にＩＭＴ計測を行う。例えば、ＩＭＴ計測範囲２１２内に相当するフレームそれぞれに対してＩＭＴ計測を行い、そのうち、最大厚（ｍａｘＩＭＴ）や平均厚（ｍｅａｎＩＭＴ）といった測定結果を用い、ＩＭＴ値を確定させる。
＜効果＞
以上の構成により、実施の形態１の一態様に係る超音波診断装置１は、例えば、ＣＣＡからＢｕｌｂにかけて長軸方向の湾曲が大きい形状の２次元画像が得られた場合であっても、短軸方向の断面画像から取得した断面積又は周長は、その長軸方向の湾曲に依存しないことに着目してＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９を検出することができる。また、長軸方向の断面画像からＩＭＴを測定する場合のように、振動子列を血管の短軸断面の中心近傍に配置する必要がない。かかる構成によって、被検体の頸動脈の形状にかかわらずＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９を簡便に検出することができ、ＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９の自動検出が可能となる。これにより、頚動脈の血管壁のＩＭＴを計測する超音波診断装置において、ＩＭＴを計測するための計測範囲を規定するＲＯＩ２１１を自動的に決定することにより、熟練者でなくとも簡便な操作でＩＭＴを迅速に測定することができる
＜変形例＞
以上、実施の形態に係る超音波診断装置について説明したが、例示した超音波診断装置を以下のように変形することも可能であり、本発明が上述の実施形態で示した通りの超音波診断装置に限られないことは勿論である。
【００７４】
実施の形態１におけるＩＭＴ計測部１４は、２次元画像に基づきＩＭＴ計測する構成としたが、送受信処理部３で受信したフレーム毎の受信信号に基づき、ＩＭＴを計測する構成でも良い。図１１は、実施の形態１の変形例の一態様に係る超音波診断装置１´の機能構成を示すブロック図である。送受信処理部３の後段に、送受信処理部３から供給された受信信号を保持する受信信号保持部５０を有する。ＩＭＴ計測部１４は、ＲＯＩ決定部１３で選択されたフレームに対応する受信信号を受信信号保持部５０から取得し、当該受信信号に基づきそれぞれのフレーム毎にＩＭＴ計測を行う。上述のとおり、血管壁２０１は、内側から外側に向けて、内膜２０２、中膜２０３、外膜２０５から構成され、ＩＭＴは内膜２０２と中膜２０３の複合体である内中膜２０の厚さである。ＩＭＴ計測部１４において、受信信号に基づき血管内腔２０４と外膜２０５との間に内中膜２０６を検出することによりＩＭＴを測定する。そして、これらＩＭＴ計測の結果を、表示器（不図示）に表示する。
≪実施の形態２≫
実施の形態１に係る超音波診断装置１は、超音波探触子２を頚動脈の長軸方向にハンドスキャンして取得した頚動脈の短軸方向における断面画像を分析し、ＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９を抽出しＩＭＴ計測を行うための計測範囲を規定するＲＯＩ２１１を決定する構成とした。実施の形態２に係る超音波診断装置１Ａは、振動子列が列と垂直方向に搖動する超音波探触子２Ａを用い、振動子の配列方向である振動子列を頚動脈の長軸方向に沿うように配置し、頚動脈の短軸方向の２次元画像と長軸方向の２次元画像の両方を取得し分析することによりＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９を抽出し、ＩＭＴ計測を行う範囲を規定するＲＯＩ２１１を決定する点に特徴がある。
【００７５】
図１２は、実施の形態２の一態様に係る超音波診断装置１Ａの概要を示す斜視図である。図１２に示すように、実施の形態２に係る超音波診断装置１Ａは、超音波探触子２Ａの振動子の配列方向を、頚動脈の長軸方向に沿うように配置し、頚動脈の短軸方向と長軸断面の２次元画像を取得しＩＭＴ計測を行う構成である。ここで用いる超音波探触子２Ａは、振動子が配列方向と垂直方向に揺動する構成を有する超音波探触子である。振動子を揺動させることで振動子を構成する各素子に対応した複数の短軸断面の２次元画像を取得する。また、揺動した各位置での頚動脈の長軸断面の２次元画像を取得する。そして、複数の短軸断面の２次元画像に基づきＩＭＴを計測するための計測範囲を規定するＲＯＩ２１１を決定する。その上で、長軸方向の２次元画像におけるＲＯＩ２１１に含まれる２次元画像からＩＭＴを測定する。
＜構成について＞
（全体構成）
以下、実施の形態２に係る超音波診断装置１Ａの具体的な構成について説明する。図１３は、実施の形態２の一態様に係る超音波診断装置１Ａの機能構成を示すブロック図である。実施の形態２に係る超音波診断装置１Ａでは、送受信処理部３Ａ、２次元画像生成部４Ａ、２次元画像保持部５ＡおよびＩＭＴ計測部１４Ａの構成が、図１に示した実施の形態１に係る超音波診断装置１と相違する。それ以外の構成は、図１に示した各構成要素と同じであり、説明を省略する。
（超音波探触子２Ａ）
実施の形態２の一態様に係る超音波診断装置１Ａには超音波探触子２Ａが接続可能に構成されている。超音波探触子２Ａは、その振動子の配列方向が、頚動脈の長軸方向に沿うように配置される。そして、頚動脈の長軸方向に沿って超音波ビームの送信し、反射超音波である超音波エコー信号を受信する。これにより、頚動脈の長軸断面の２次元画像を生成するための超音波エコー信号を取得する。また、図１２に示すように、振動子を配列方向と直交する方向に揺動させた場合、超音波探触子Ａの振動子は、振動子が搖動する頚動脈の短軸断面の２次元画像を生成するための超音波エコー信号を取得する。また、揺動した各位置での頚動脈の長軸断面の２次元画像を生成するための超音波エコー信号を取得する。
（送受信処理部３Ａ）
送受信処理部３Ａにおける送信処理は、実施の形態１と同じである。一方、受信処理は、フレーム毎の頚動脈の短軸断面の２次元画像を生成するための受信信号の生成と、揺動した各位置での頚動脈の長軸断面の２次元画像を生成するための受信号の生成とを行う。
（２次元画像生成部４Ａ）
２次元画像生成部４は、送受信処理部３Ａからの受信信号に基づき、フレーム毎の頚動脈の短軸断面の２次元画像を生成するともに、揺動した各位置での頚動脈の長軸断面の２次元画像を生成する。ここで取得された頚動脈の長軸断面の２次元画像のうち、ＩＭＴ計測に用いる２次元画像は、例えば、揺動中心位置で得られた２次元画像等、頸動脈の血管中心を通る所定の揺動位置で取得された２次元画像を用いる。
（２次元画像保持部５Ａ）
２次元画像保持部５Ａは、揺動した各位置での頚動脈の長軸断面の２次元画像を記憶する。ここで記憶された２次元画像は、ＩＭＴ計測に用いられる。一方、フレーム毎の頚動脈の短軸断面の２次元画像については、実施の形態１同様、輪郭抽出部６に供給される。
【００７６】
その後、短軸断面の２次元画像はＢｕｌｂ境界検出部１５において、実施の形態１と同様の処理が行われ、総頚動脈と頚動脈球部との境界位置を検出する。そして、ＲＯＩ決定部１３によって、実施の形態１と同様の処理が行われ、総頚動脈と頚動脈球部との境界位置に基づきＩＭＴを計測するための計測範囲を規定するＲＯＩ２１１を決定する。
（ＩＭＴ計測部１４Ａ）
ＩＭＴ計測部１４Ａは、頚動脈の長軸断面の２次元画像において、ＲＯＩ決定部１３で決定されたＲＯＩ２１１に含まれる２次元画像の部分からＩＭＴを測定する。長軸方向から血管の断面を示した血管の断層像からＩＭＴを測定する方法については、例えば、ＷＯ２００７／１０８３５９号公報等に記載の方法に基づく。２次元画像生成部４Ａで生成された頚動脈の長軸断面の２次元画像のうち、ＩＭＴ計測に用いる２次元画像は、例えば、揺動中心位置で得られた２次元画像等、頸動脈の血管中心を通る所定の揺動位置で取得された２次元画像を用いることが望ましい。上述したように、正確なＩＭＴ計測を実現するためには、図１７（ａ）に示すように、頸動脈の長軸方向に沿うように振動子列を血管の短軸断面の中心近傍に配置した状態で計測することが必要であるからである。
＜効果＞
以上の構成により、実施の形態２の一態様に係る超音波診断装置１Ａは、実施の形態１の一態様に係る超音波診断装置１と同様に、短軸方向の断面画像から取得した断面積又は周長は、その長軸方向の湾曲に依存しないことに着目してＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９を検出し、この境界に基づきＲＯＩ２１１を決定することができる。また、超音波探触子が搖動することにより、超音波探触子を血管の中心近傍に配置した状態で取得した長軸方向の２次元画像におけるＲＯＩ２１１に含まれる部分からＩＭＴを計測することができる。
【００７７】
かかる構成によって、被検体の頸動脈の形状にかかわらずＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９を簡便に検出することができ、ＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９の自動検出が可能となる。これにより、頚動脈の血管壁のＩＭＴを計測する超音波診断装置において、ＩＭＴを計測するための計測範囲を規定するＲＯＩ２１１を自動的に決定することにより、熟練者でなくとも簡便な操作でＩＭＴを迅速に測定することができる。
＜変形例＞
以上、実施の形態２に係る超音波診断装置１Ａについて説明したが、例示した超音波診断装置を以下のように変形することも可能であり、本発明が上述の実施形態で示した通りの超音波診断装置に限られないことは勿論である。
【００７８】
実施の形態２におけるＩＭＴ計測部１４Ａは、頚動脈の長軸断面の２次元画像において、ＲＯＩ決定部１３で決定されたＲＯＩ２１１に含まれる２次元画像の部分からＩＭＴを測定する構成とした。しかしながら、実施の形態１におけるＩＭＴ計測部１４と同様に、ＲＯＩ決定部１３で選択されたＲＯＩ２１１に含まれる複数のフレームに対応する短軸方向の２次元画像を２次元画像保持部５から取得し、当該２次元画像に基づきそれぞれのフレーム毎にＩＭＴ計測を行う構成としても良い。短軸方向から血管の断面を示した血管の断層像からＩＭＴを測定する方法については、例えば、ＷＯ２０１２／１０５１６２号公報等に記載の方法に基づく。実施の形態２の一態様に係る超音波診断装置１Ａと同様に、ＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界２１９を検出しこの境界に基づきＲＯＩ２１１を決定し、振動子列と血管中心とのズレの影響を受けることなく、血管の中心近傍を含む短軸方向の２次元画像からＩＭＴを計測することができる。
≪まとめ≫
以上のように、実施の形態１及び２では頚動脈の短軸方向における血管の断面積又は周長の長軸方向における変化に基づきＣＣＡ−Ｂｕｌｂの境界を検出し、ＣＣＡ−Ｂｕｌｂの境界に基づきＩＭＴを測定する範囲を規定するＲＯＩ２１１を決定する構成を示した。このような構成により、頚動脈の血管壁のＩＭＴを計測する超音波診断装置において、頚動脈の血管壁のＩＭＴを計測するための計測範囲を規定するＲＯＩ２１１を自動的に決定することができ、熟練者でなくとも簡便な操作でＩＭＴを迅速に測定することができる。
≪補足≫
以上で説明した実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない工程については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
【００７９】
また、発明の理解の容易のため、上記各実施の形態で挙げた各図の構成要素の縮尺は実際のものと異なる場合がある。また本発明は上記各実施の形態の記載によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００８０】
さらに、超音波診断装置においては基板上に回路部品、リード線等の部材も存在するが、電気的配線、電気回路について照明装置等の技術分野における通常の知識に基づいて様々な態様を実施可能であり、本発明の説明として直接的には無関係のため、説明を省略している。尚、上記示した各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、頚動脈の血管壁のＩＭＴを計測するための計測範囲を規定するＲＯＩ２１１を自動的に決定することができ、熟練者でなくとも簡便な操作で迅速なＩＭＴの計測を行うことができる超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法等に、広く活用することが可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１、１´、１Ａ  超音波診断装置
２、２Ａ  超音波探触子
３、３Ａ  送受信処理部
４、４Ａ  ２次元画像生成部
５、５Ａ  ２次元画像保持部
６  輪郭抽出部
７  ３次元Ｖｏｌｕｍｅデータ保持部
８  断面情報分析部
９  断面分析データ保持部
１０  血管方向判定部
１１  血管方向データ保持部
１２  Ｂｕｌｂ境界判定部
１３  ＲＯＩ決定部
１４、１４Ａ  ＩＭＴ計測部
１５  Ｂｕｌｂ境界判定部
５０  受信信号保持部
８０  血管位置検出部
８１  血管周長測定部
８２  血管断面積測定部
８３  血管断面数割出部
８４  断面情報判定部
１００  ２次元画像
１０１  輪郭部分
１０２  ３次元画像
２０１  血管壁
２０２  内膜
２０３  中膜
２０４  血管内腔
２０５  外膜
２０６  内中膜
２０７  内腔内膜境界
２０８  中膜外膜境界
２０９  後壁
２１０  前壁
２１１  関心領域
２１２  ＩＭＴ計測範囲
２１３  総頸動脈（ＣＣＡ）
２１４  頸動脈球部（Ｂｕｌｂ）
２１５  内頸動脈（ＩＣＡ）
２１６  外頸動脈（ＥＣＡ）
２１７  総頚動脈分岐部（Ｂｉｆ）
２１９  ＣＣＡ−Ｂｕｌｂ境界
２２０  血管の中心
３００、３００Ａ  制御器
【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】
2013051279.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2013051279.tif 000019
【図１８】
2013051279.tif 000020
【国際調査報告】
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2013051279.tif 000022
2013051279.tif 000023
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