(57)【要約】【課題】超音波測定の測定結果から血管と血管以外の生体組織とを適正に識別すること。【解決手段】生体表面に設置され、所定血管に向けて超音波を送受信する超音波プローブと、前記超音波プローブを制御して超音波測定を行う処理部と、を備え、前記処理部は、前記血管の走行方向に交差する面内において異なるビーム角で前記超音波測定を行うことと、前記ビーム角毎の測定結果を合成処理し、血管位置を検出することと、を実行する超音波測定装置である。【選択図】図１１
2018015357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体表面に設置され、所定血管に向けて超音波を送受信する超音波プローブと、
前記超音波プローブを制御して超音波測定を行う処理部と、
を備え、
前記処理部は、
前記血管の走行方向に交差する面内において異なるビーム角で前記超音波測定を行うことと、
前記ビーム角毎の測定結果を合成処理し、血管位置を検出することと、
を実行する超音波測定装置。
【請求項２】
前記血管位置を検出することは、前記所定血管の前壁位置および後壁位置を検出することである、
請求項１に記載の超音波測定装置。
【請求項３】
前記超音波測定を行うことは、前記ビーム角毎に、当該ビーム角の方向に沿った平行走査を行う制御をすることを含み、
前記処理部は、
前記ビーム角毎に、前記平行走査に係る各走査の測定結果を当該ビーム角の方向に沿った前記生体表面からの深さ別に合成する事前合成処理を行うこと、
を更に実行し、
前記合成処理は、前記事前合成処理により合成された前記ビーム角毎の測定結果を合成処理することである、
請求項１又は２に記載の超音波測定装置。
【請求項４】
前記合成処理は、前記ビーム角毎の測定結果を、ビーム角違いによる前記生体表面からの深さを整合させる整合処理を施して合成することを含む、
請求項１〜３の何れか一項に記載の超音波測定装置。
【請求項５】
前記整合処理は、前記ビーム角毎の測定結果を、前記深さの方向に、当該ビーム角に応じた所定のずらし量分ずらすことである、
請求項４に記載の超音波測定装置。
【請求項６】
前記超音波プローブは、屈曲部を介して複数の超音波送受信部を連接して備える、
請求項１〜５の何れか一項に記載の超音波測定装置。
【請求項７】
生体表面に設置され、所定血管に向けて超音波を送受信する超音波プローブと、
前記超音波プローブを制御して超音波測定を行う処理部と、
を備え、
前記処理部は、
前記血管の走行方向に交差する面内において異なるビーム角で前記超音波測定を行うことと、
前記ビーム角毎の測定結果を合成処理し、前記血管と前記血管以外の生体組織とを識別することと、
を実行する超音波測定装置。
【請求項８】
生体表面に設置され、所定血管に向けて超音波を送受信する超音波プローブを用いて超音波測定を行う超音波測定装置の制御方法であって、
前記血管の走行方向に交差する面内において異なるビーム角で前記超音波測定を行うことと、
前記ビーム角毎の測定結果を合成処理し、血管位置を検出することと、
を含む制御方法。
【請求項９】
生体表面に設置され、所定血管に向けて超音波を送受信する超音波プローブを用いて超音波測定を行う超音波測定装置の制御方法であって、
前記血管の走行方向に交差する面内において異なるビーム角で前記超音波測定を行うことと、
前記ビーム角毎の測定結果を合成処理し、前記血管と前記血管以外の生体組織とを識別することと、
を含む制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波測定を行う超音波測定装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、超音波測定を利用して、被検体である人体の生体情報を取得する技術が知られている。その１つに、測定結果から血管の位置や形状等を検出し、血管機能を評価するものがある。例えば、特許文献１には、測定結果から血管の性状を示す弾性指標を求める技術が開示されている。この特許文献１の技術では、超音波の受信データを閾値判定し、閾値を超えたピーク位置を血管位置として検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２３３９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、受信データ（反射波データ）の反射波振幅には血管以外の生体組織に起因するピークも出現し得ることから、それらを血管位置として誤検出する場合があった。そこで本発明は、超音波測定の測定結果から血管と血管以外の生体組織とを適正に識別することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための第１の発明は、生体表面に設置され、所定血管に向けて超音波を送受信する超音波プローブと、前記超音波プローブを制御して超音波測定を行う処理部と、を備え、前記処理部は、前記血管の走行方向に交差する面内において異なるビーム角で前記超音波測定を行うことと、前記ビーム角毎の測定結果を合成処理し、血管位置を検出することと、を実行する超音波測定装置である。
【０００６】
また、他の発明として、生体表面に設置され、所定血管に向けて超音波を送受信する超音波プローブを用いて超音波測定を行う超音波測定装置の制御方法であって、前記血管の走行方向に交差する面内において異なるビーム角で前記超音波測定を行うことと、前記ビーム角毎の測定結果を合成処理し、血管位置を検出することと、を含む制御方法を構成してもよい。
【０００７】
第１の発明等によれば、所定血管の走行方向に交差する面内において異なるビーム角で超音波測定を行い、ビーム角毎の測定結果を合成処理することができる。これによれば、血管位置を示す反射波の振幅成分を強調させることができ、超音波測定の測定結果から血管と血管以外の生体組織とを適正に識別して血管位置を精度よく検出することができる。
【０００８】
また、第２の発明として、前記血管位置を検出することは、前記所定血管の前壁位置および後壁位置を検出することである、第１の発明の超音波測定装置を構成してもよい。
【０００９】
第２の発明によれば、所定血管の前壁位置および後壁位置を検出することができる。
【００１０】
また、第３の発明として、前記超音波測定を行うことは、前記ビーム角毎に、当該ビーム角の方向に沿った平行走査を行う制御をすることを含み、前記処理部は、前記ビーム角毎に、前記平行走査に係る各走査の測定結果を当該ビーム角の方向に沿った前記生体表面からの深さ別に合成する事前合成処理を行うこと、を更に実行し、前記合成処理は、前記事前合成処理により合成された前記ビーム角毎の測定結果を合成処理することである、第１又は第２の発明の超音波測定装置を構成してもよい。
【００１１】
第３の発明によれば、ビーム角毎にその方向に沿った平行走査を行い、得られたビーム角毎の測定結果の各々を深さ別に事前合成処理することができる。そして、事前合成処理したビーム角毎の測定結果を合成処理することができる。
【００１２】
また、第４の発明として、前記合成処理は、前記ビーム角毎の測定結果を、ビーム角違いによる前記生体表面からの深さを整合させる整合処理を施して合成することを含む、第１〜第３の何れかの発明の超音波測定装置を構成してもよい。
【００１３】
第４の発明によれば、合成処理に先立ち、ビーム角違いによる生体表面からの深さを整合させることができる。
【００１４】
また、第５の発明として、前記整合処理は、前記ビーム角毎の測定結果を、前記深さの方向に、当該ビーム角に応じた所定のずらし量分ずらすことである、第４の発明の超音波測定装置を構成してもよい。
【００１５】
第５の発明によれば、ビーム角毎の測定結果を該当するビーム角に応じた深さの方向に所定のずらし量分ずらし、深さの整合を行うことができる。
【００１６】
また、第６の発明として、前記超音波プローブは、屈曲部を介して複数の超音波送受信部を連接して備える、第１〜第５の何れかの発明の超音波測定装置を構成してもよい。
【００１７】
第６の発明によれば、生体表面の形状に沿うように屈曲部で屈曲させて生体表面に設置することができ、個々の超音波送受信部が超音波を送受信することで、ビーム角毎の超音波測定が実現できる。
【００１８】
また、第７の発明は、生体表面に設置され、所定血管に向けて超音波を送受信する超音波プローブと、前記超音波プローブを制御して超音波測定を行う処理部と、を備え、前記処理部は、前記血管の走行方向に交差する面内において異なるビーム角で前記超音波測定を行うことと、前記ビーム角毎の測定結果を合成処理し、前記血管と前記血管以外の生体組織とを識別することと、を実行する超音波測定装置である。
【００１９】
また、他の発明として、生体表面に設置され、所定血管に向けて超音波を送受信する超音波プローブを用いて超音波測定を行う超音波測定装置の制御方法であって、前記血管の走行方向に交差する面内において異なるビーム角で前記超音波測定を行うことと、前記ビーム角毎の測定結果を合成処理し、前記血管と前記血管以外の生体組織とを識別することと、を含む制御方法を構成してもよい。
【００２０】
第７の発明等によれば、所定血管の走行方向に交差する面内において異なるビーム角で超音波測定を行い、ビーム角毎の測定結果を合成処理することができる。これによれば、血管位置を示す反射波の振幅成分を強調させることができ、超音波測定の測定結果から血管と血管以外の生体組織とを適正に識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】超音波測定装置のシステム構成例を示す図。
【図２】Ｂモード画像の一例を示す模式図。
【図３】図２に示す走査線のＡモード画像の一例を示す図。
【図４】超音波プローブの内部構成例を示す模式図。
【図５】ビーム角θ０での超音波測定を説明するための模式図。
【図６】ビーム角θ１での超音波測定を説明するための模式図。
【図７】事前合成処理結果の一例を示す図。
【図８】事前合成処理結果の他の例を示す図。
【図９】合成処理結果の一例を示す図。
【図１０】合成処理結果の他の例を示す図。
【図１１】超音波測定装置の機能構成例を示すブロック図。
【図１２】整合処理を説明するための模式図。
【図１３】超音波測定装置が行う処理の流れを示すフローチャート。
【図１４】変形例における超音波測定装置のシステム構成例を示す図。
【図１５】変形例おける超音波プローブを用いた超音波測定を説明するための模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下説明する実施形態によって本発明が限定されるものではなく、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限定されるものでもない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付す。
【００２３】
図１は、本実施形態における超音波測定装置１０のシステム構成例を示す図である。超音波測定装置１０は、超音波測定を利用して被検体２の生体情報を取得するためのものであり、測定結果や操作情報を画像表示するための手段および操作入力のための手段を兼ねるタッチパネル１２と、操作入力をするためのキーボード１４と、超音波プローブ（探触子）１６と、処理装置３０とを備える。
【００２４】
処理装置３０には、制御基板３１が搭載されており、タッチパネル１２、キーボード１４、超音波プローブ１６等の装置各部と信号送受可能に接続されている。制御基板３１には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２や、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、各種集積回路の他、ＩＣ（Integrated Circuit）メモリーやハードディスク等による記憶媒体３３と、外部装置とのデータ通信を実現する通信ＩＣ３４とが搭載されている。処理装置３０は、ＣＰＵ３２等が記憶媒体３３に記憶されているプログラムを実行することにより、超音波測定をはじめとする生体情報の取得に必要な処理を行う。
【００２５】
具体的には、超音波測定装置１０は、処理装置３０の制御により超音波プローブ１６から被検体２へ超音波ビームを送信し、その反射波を受信して超音波測定を行う。そして、反射波の受信信号を増幅・信号処理し、被検体２の生体内構造の位置情報や経時変化等の反射波データを生成する。
【００２６】
反射波データには、いわゆるＡモード、Ｂモード、Ｍモード、カラードップラーモード等の各モードの画像が含まれる。Ａモードは、第１軸を超音波ビームの送受信方向（走査線）に沿った生体表面からの距離（深さ）とし、第２軸を該当する深さ位置からの反射波の受信信号強度（反射強度）として、所定の走査線上の反射波の振幅（Ａモード画像）を表示するモードである。また、Ｂモードは、超音波ビームを所定の走査範囲内で走査させながら得た反射波振幅（Ａモード画像）を輝度値に変換することで可視化した、生体内構造の二次元画像（Ｂモード画像）を表示するモードである。
【００２７】
本実施形態では、超音波プローブ１６は、測定部位である頸部に対し、皮下の血管（例えば頸動脈）２１の短軸を描出できる向き（後述する超音波振動子１７の配列方向が血管２１の走行方向と交差する向き）で当てられる。そして、超音波測定装置１０は、生成した反射波データから血管位置を検出する。なお、超音波プローブ１６が当てられる測定部位は図示した頸部に限らず、手首、腕、腹部等、測定の目的（検出対象の血管）に応じた被検体２の部位とされる。
【００２８】
図２は、Ｂモード画像として得られた頸部の断層画像を模式的に示す図である。また、図３は、図２に示す走査線ＬのＡモード画像を示す図である。各図中上側が生体表面側である。Ｂモード画像には、皮下を走行する血管（本実施形態では頸動脈）２１の短軸方向断面が描出される。そして、この血管２１を通る走査線ＬのＡモード画像には、血管２１の血管壁（前壁および後壁）の各深さ位置において、反射波振幅のピークＰ１１１，Ｐ１１３が現れる。したがって、血管位置（前壁位置および後壁位置）は、Ａモード画像中で対応する各ピークＰ１１１，Ｐ１１３を特定することによって検出できる。
【００２９】
しかし、図２のＢモード画像に示すように、例えば筋や腱、脂肪等の皮下の生体組織２３１が走査線Ｌ上に存在すると、図２のＡモード画像の通り、これらに起因するピークＰ１３が現れる。また、その他にも、アーチファクトやスペックルノイズ等のノイズに係る振幅成分が出現し得る。あるいは、多重反射が生じて前壁位置および後壁位置のピークが不明瞭となり、ピーク検出が困難なこともある。
【００３０】
［原理］
図４は、超音波プローブ１６の内部構成例を示す模式図であり、超音波プローブ１６を被検体２の測定部位（生体表面）に当てて超音波測定をしている状態を簡略的に示している。図４に示すように、超音波プローブ１６は、そのセンサー面１６１側において列状に等間隔で配置された複数の超音波振動子１７を備える。以下の説明において、超音波振動子１７の配列方向（超音波ビームの走査方向）をＸ軸、センサー面１６１の法線方向をＺ軸、これらの各方向と直交する方向をＹ軸とする。
【００３１】
超音波プローブ１６は、そのセンサー面１６１を被検体２の生体表面に密着させて使用される。この超音波プローブ１６を用いた超音波測定では、超音波振動子１７の各々が超音波ビームを送受信するが、図４中に矢印で示すように、送信フォーカス制御によって超音波ビームの送受信方向（ビーム角）を変化させることができる。具体的には、超音波ビームは、血管２１の短軸断面であるＸＺ平面内（血管２１の走行方向と交差する面内）において、Ｙ軸回りに任意のビーム角θの方向へと送受信することができる。ビーム角θは、Ｚ軸方向に対して成す角度（被検体２に対する超音波の入射角度）をいい、Ｚ軸に沿うビーム角θ＝０°を境に時計回りの方向で負値、反時計回りの方向で正値とされる。ビーム角θは、超音波振動子１７の構造上送受信が可能な最小値θｍｉｎから最大値θｍａｘの範囲で変化させることができる。
【００３２】
ところで、超音波の反射強度は、伝搬する媒質が変化する位置（媒質の境界）で高くなり、境界の界面方向がビーム角θの方向と直交する境界部分ほど強い反射波を受信することができる。反対に、界面方向がビーム角θの方向と平行に近い境界部分では、反射波を受信し難くなる。ここで、生体表面と血管２１との間には、生体表面の方向に沿って筋や腱、脂肪といった生体組織２３３の層が存在している（図５，６参照）。この生体組織２３３に着目すると、ビーム角θが０°の場合、その走査線Ｌ上の生体組織部分にはほぼ垂直に超音波ビームが入射するため、受信する反射強度は高くなる。一方、ビーム角θをＺ軸に対して傾けると、超音波ビームはその走査線Ｌ上の生体組織部分に斜めに入射することとなり、受信する反射強度は低くなる。つまり、生体組織２３３に係る振幅成分は、ビーム角θの大きさ（絶対値）を大きくすることで低減させることができる。
【００３３】
これに対し、血管２１は、短軸断面が円形状であることから、ビーム角θを変えても、その中心付近を通る走査線Ｌ上で前壁および後壁に係る振幅成分を検出できる。そこで、本実施形態では、（１）ビーム角θを変えながら超音波測定を行う。そして、（２）得られたビーム角θ毎の反射波データを事前合成処理し、（３）ビーム角θ毎の事前合成処理結果を合成処理して血管位置を検出する。
【００３４】
（１）超音波測定
図５および図６は、異なるビーム角θでの超音波測定を説明するための模式図である。本実施形態では、予め定められる複数のビーム角θｎ（θ０，θ１，・・・）毎に超音波測定を行う。ビーム角θｎの具体的な値や数は適宜設定してよい。その一例として、図５では、θ＝θ０（０°）の場合の超音波測定を示し、図６では、θ＝θ１（＞０）の場合の超音波測定を示している。ビーム角θｎ毎の超音波測定は、Ｘ軸に超音波ビームの入射位置をずらしながらそのビーム角θｎの方向と平行な複数の走査線Ｌに沿って超音波ビームを送受信（平行走査）する、いわゆるリニア走査方式で行う。したがって、図５に示すように、ビーム角θｎがθ０の場合、超音波ビームの走査範囲である観察領域２５１は矩形状の領域となる。一方、図６に示すθ１のようにＺ軸に対して傾いたビーム角θでは、観察領域２５３は平行四辺形の領域となる。
【００３５】
（２）事前合成処理
事前合成処理は、反射波データをＺ位置別に合成する処理である。本実施形態では、Ｂモード画像において、Ｚ軸方向の同じ位置（＝同じＺ位置）の輝度値をＸ軸方向に積算した、Ｚ位置別の積算値グラフを生成する。これが事前合成処理である。この事前合成処理をビーム角θｎ毎に生成したＢモード画像の各々について行う。なお、事前合成処理の対象とする反射波データはＢモード画像に限らず、Ａモード画像として得られた各走査線Ｌ上の受信信号強度（反射強度）をＺ位置別に積算する処理であってもよい。また、合成は、積算に限らず平均等であってもよい。ビーム角θ０の超音波測定（図５）で得られたＢモード画像の事前合成処理結果の一例を図７に示し、ビーム角θ１の超音波測定で得られたＢモード画像（図６）の事前合成処理結果の一例を図８に示す。
【００３６】
（３）合成処理
合成処理は、ビーム角θｎ毎の反射波データを合成する処理である。例えば先ず、ビーム角θｎ毎の事前合成処理結果の各々から、積算値のピークを検出する。ここでの処理により、図７の事前合成処理結果からはピークＰ２１〜Ｐ２５が検出され、図８の事前合成処理結果からはピークＰ３１，Ｐ３２が検出される。
【００３７】
ピーク検出は、例えば、前後のＺ位置における積算値との大小関係から積算値の変化が凸形状となっているＺ位置を検出する方法を用いることができる。具体的には、その積算値が直前のＺ位置での積算値と比べて所定値以上大きく、かつ直後のＺ位置での積算値と比べても所定値以上大きいＺ位置をピーク位置として検出する。あるいは、Ｚ位置変化に対する一次微分を行って微分値が所定値以上であり符号の正負が変化するＺ位置をピーク位置として検出する方法を用いてもよい。
【００３８】
続いて、検出したピーク位置をＺ位置別に度数として積算したヒストグラムを生成する。生成したヒストグラムの一例を図９に示す。以上のようにして合成処理を行ったならば、生成したヒストグラムから例えば高さが所定のピーク判定用閾値以上である上位２つのピークＰ４１，Ｐ４２を選択し、そのピーク位置を前壁位置および後壁位置として検出する。
【００３９】
上記したように、反射波データには、そのビーム角θｎにかかわらず、血管および後壁に係る強い反射波が現れる。したがって、ビーム角θｎ毎の事前合成処理結果は、何れも前壁位置および後壁位置において積算値が大きくなる。これに対し、筋等の生体組織については、超音波ビームがそれらに垂直に入射するビーム角θｎの事前合成処理結果では積算値は大きくなるものの、それ以外のビーム角θｎの事前合成処理結果では積算値は比較的小さくなる。したがって、ビーム角θｎ毎の事前合成処理結果を合成処理することにより、前壁位置および後壁位置を示す反射波の振幅成分を強調させ、筋等の生体組織に係る振幅成分を低減させることができる。同様に、ノイズに係る振幅成分も低減される。また、何れかのビーム角θｎの反射波データにおいて多重反射により前壁位置および後壁位置のピークが不明瞭となっている場合であっても、それ以外の反射波データによってその振幅成分を強調することができる。つまり、合成処理後のヒストグラムには、前壁位置および後壁位置に高いピークが現れる。これによれば、血管２１と血管２１以外の生体組織を適正に識別できる。そして、得られたヒストグラムから上位２つのピークを選ぶことで、前壁位置および後壁位置を精度よく検出することができる。
【００４０】
なお、合成処理は、上記手順に限定されない。例えば、ビーム角θｎ毎の事前合成処理結果をＺ位置別に合成する処理としてもよい。合成は、積算であってもよいし、平均でもよい。具体的には、例えば、ビーム角θｎ毎の事前合成処理結果をＺ位置別に積算し、ヒストグラムを生成することで行える。図１０は、この場合の合成処理結果を示す図である。本変形例の場合は、得られたヒストグラムから積算値のピークを検出し、上位２つのピークＰ５１，Ｐ５２を選んでそのピーク位置を前壁位置および後壁位置とする。
【００４１】
また、上位２つのピークの選択に限らず、ピーク位置間の距離や対象の血管深さ範囲を考慮して前壁および後壁として妥当なピークを選択するとしてもよい。例えば、２つのピークの組を選んでそのピーク位置間の距離（間隔）を血管２１の平均的な径（本実施形態では頸動脈の平均直径値）と照合し、各ピーク位置が前壁位置および後壁位置として妥当か否かを評価するようにしてもよい。また、選んだ各ピークのピーク位置を血管（頸動脈）２１の平均的な深さ範囲と照合し、妥当性を評価してもよい。
【００４２】
また、血管２１と血管２１以外の生体組織を識別できることから、前壁位置および後壁位置を示す振幅成分以外の振幅成分が現れたＺ位置を、血管２１以外の生体組織の位置として検出することも可能である。
【００４３】
［機能構成］
図１１は、超音波測定装置１０の機能構成例を示すブロック図である。超音波測定装置１０は、処理装置３０と、超音波プローブ１６とを備え、処理装置３０は、操作入力部３１０と、表示部３２０と、通信部３４０と、処理部４００と、記憶部５００とを備える。
【００４４】
超音波プローブ１６は、複数の超音波振動子１７を備え、処理装置３０（より詳細には、処理部４００の超音波測定制御部４１０）から出力されるパルス電圧に基づいて超音波を送信する。そして、送信した超音波の反射波を受信し、受信信号を超音波測定制御部４１０へ出力する。
【００４５】
操作入力部３１０は、ユーザーによる各種操作入力を受け付け、操作入力に応じた操作入力信号を処理部４００へ出力する。ボタンスイッチやレバースイッチ、ダイヤルスイッチ、トラックパッド、マウス等により実現できる。図１ではタッチパネル１２やキーボード１４がこれに該当する。
【００４６】
表示部３２０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示装置によって実現され、処理部４００からの表示信号に基づく各種表示を行う。図１ではタッチパネル１２がこれに該当する。
【００４７】
通信部３４０は、処理部４００の制御のもと、外部との間でデータを送受するための通信装置である。この通信部３４０の通信方式としては、所定の通信規格に準拠したケーブルを介して有線接続する形式や、クレイドル等と呼ばれる充電器と兼用の中間装置を介して接続する形式、無線通信を利用して無線接続する形式等、種々の方式を適用可能である。図１では通信ＩＣ３４がこれに該当する。
【００４８】
処理部４００は、例えば、ＣＰＵやＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のマイクロプロセッサーや、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＩＣメモリー等の電子部品によって実現される。そして、処理部４００は、各機能部との間でデータの入出力制御を行い、所定のプログラムやデータ、操作入力部３１０からの操作入力信号、超音波プローブ１６からの各超音波振動子１７の受信信号等に基づき各種の演算処理を実行して、被検体２の生体情報を取得する。図１ではＣＰＵ３２がこれに該当する。なお、処理部４００を構成する各部は、専用のモジュール回路等のハードウェアで構成することとしてもよい。
【００４９】
この処理部４００は、超音波測定制御部４１０と、事前合成処理部４２０と、合成処理部４３０と、血管検出部４４０と、血管特徴値算出部４５０とを含む。
【００５０】
超音波測定制御部４１０は、超音波プローブ１６とともに超音波測定部２０を構成し、この超音波測定部２０によって超音波測定が行われる。超音波測定制御部４１０は、公知技術により実現できる。例えば、超音波測定制御部４１０は、駆動制御部４１１と、送受信制御部４１３と、受信合成部４１５とを含み、超音波測定を統合的に制御する。
【００５１】
駆動制御部４１１は、ビーム角θｎに応じた送信フォーカス制御を行って超音波プローブ１６からの超音波パルスの送信タイミングを制御し、各超音波振動子１７に対する駆動信号を送受信制御部４１３に出力する。
【００５２】
送受信制御部４１３は、駆動制御部４１１からの駆動信号に従い各超音波振動子１７に対するパルス電圧を発生させて、超音波プローブ１６に出力する。また、送受信制御部４１３は、超音波プローブ１６からの各超音波振動子１７による超音波の受信信号の増幅やフィルター処理等を行い、処理結果を受信合成部４１５に出力する。
【００５３】
受信合成部４１５は、送受信制御部４１３からの受信信号を必要に応じて遅延させる受信フォーカス制御を行い、反射波データを生成する。
【００５４】
事前合成処理部４２０は、ビーム角θｎ毎の反射波データの各々を事前合成処理する。
【００５５】
合成処理部４３０は、ビーム角θ毎の事前合成処理結果を合成処理する。この合成処理部４３０は、整合処理部４３１を備える。整合処理部４３１は、合成処理に先立ち、ビーム角θｎのビーム角違いによる生体表面からの深さを整合させる整合処理を行う。
【００５６】
上記したように、合成処理は、ビーム角θｎ毎の事前合成処理結果をＺ位置別に合成する処理であり、前壁位置および後壁位置を示す振幅成分を強調させることを目的としている。しかし、ビーム角θｎが変わると、同じ血管位置に対して、そのビーム角θｎの方向に沿った生体表面からの距離も変わる。例えば、ビーム角θｎ毎の血管深さは、そのビーム角θｎで超音波ビームが入射する生体表面位置から前壁および後壁の各位置までの距離となるため、そのビーム角θｎが大きいほど（Ｚ軸方向との成す角度が大きいほど）、血管深さは深く（上記距離が長く）なってしまう。
【００５７】
そこで、整合処理部４３１は、ビーム角θｎに応じたずらし量分だけ事前合成処理結果のＺ位置をずらす処理を整合処理として行う。例えば、ビーム角θ０のずらし量を「０」で固定とし、θ０以外のビーム角θｎの事前合成処理結果を対象に整合処理を行う。図１２は、整合処理を説明するための模式図であり、ビーム角θ０，θ１，θ２の各事前合成処理結果のＺ位置を整合処理してずらした状態で示している。
【００５８】
例えば、図１２に示すように、ビーム角θ１のずらし量が「１」、ビーム角θ２のずらし量が「２」であったとする。この場合は、ビーム角θ０の事前合成処理結果のＺ位置に対してビーム角θ１の事前合成処理結果のＺ位置を１つずらし、ビーム角θ０の事前合成処理結果のＺ位置に対してビーム角θ２の事前合成処理結果のＺ位置を２つずらす。ここで、整合処理は、上記の通り前壁位置および後壁位置を示す振幅成分のＺ位置を位置合わせするための処理であり、Ｚ軸方向に対する傾きが大きいビーム角θｎほど当該ビーム角θｎに沿った方向の血管深さが深くなることから、Ｚ位置をずらす方向は、生体表面側である図１２中上方向とする。
【００５９】
血管検出部４４０は、合成処理結果から、血管の前壁位置および後壁位置を血管位置として検出する。勿論、前壁位置および後壁位置の中間中央である血管中心位置を血管位置に含めて検出してもよい。
【００６０】
血管特徴値算出部４５０は、血管位置の検出結果に基づいて、例えば、血管の直径（血管径）、血管の中心位置（血管中心）、血管の血管壁厚等の血管特徴値を算出する。算出した血管特徴値からは、例えば、血圧、動脈硬化の指標値であるＦＭＤ（Flow Mediated Dilation：血流依存性血管拡張反応）や、ＩＭＴ（Intima Media Thickness：内膜中膜複合体厚）、血管壁の弾性率等の生体情報を求めることができる。血圧の検出手法は、血管径と、予め設定されたスティフネスパラメーターとから求める手法を採用することができる。
【００６１】
記憶部５００は、ＩＣメモリーやハードディスク、光学ディスク等の記憶媒体により実現されるものである。記憶部５００には、超音波測定装置１０を動作させ、超音波測定装置１０が備える種々の機能を実現するためのプログラムや、当該プログラムの実行中に使用されるデータ等が予め記憶され、或いは処理の都度一時的に記憶される。図１では、制御基板３１に搭載されている記憶媒体３３がこれに該当する。なお、処理部４００と記憶部５００との接続は、装置内の内部バス回路による接続に限らず、ＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット等の通信回線で実現してもよい。その場合、記憶部５００は、超音波測定装置１０とは別の外部記憶装置により実現されるとしてもよい。
【００６２】
この記憶部５００には、超音波測定プログラム５１０と、初期ずらし量データ５２０と、反射波データ５３０と、血管位置データ５４０と、血管特徴値データ５５０とが格納される。
【００６３】
処理部４００は、超音波測定プログラム５１０を読み出して実行することにより、超音波測定制御部４１０、事前合成処理部４２０、合成処理部４３０、血管検出部４４０、血管特徴値算出部４５０等の機能を実現する。なお、これらの機能部を電子回路等のハードウェアで実現する場合には、当該機能を実現させるためのプログラムの一部を省略することができる。
【００６４】
初期ずらし量データ５２０は、整合処理部４３１が整合処理に用いるビーム角θｎ（θ０を除く）毎のずらし量の初期値（初期ずらし量）を設定したデータテーブルである。初期ずらし量は、ビーム角θｎと、血管（頸動脈）の平均的な血管深さとの関係に基づき、予め定められる。
【００６５】
反射波データ５３０は、超音波測定で生成したビーム角θｎ毎の反射波データを記憶する。血管位置データ５４０は、血管検出部４４０によって検出された血管位置（前壁位置および後壁位置）を記憶する。血管特徴値データ５５０は、血管特徴値算出部４５０によって算出された血管特徴値を記憶する。
【００６６】
［処理の流れ］
図１３は、超音波測定装置１０が行う処理の流れを示すフローチャートである。ここで説明する処理は、処理部４００が記憶部５００から超音波測定プログラム５１０を読み出して実行し、超音波測定装置１０の各部を動作させることで実現できる。測定に先立ち、超音波プローブ１６が被検体２の生体表面に当てられる。
【００６７】
先ず、ビーム角θｎ（θ０，θ１，・・・）を順次処理対象とし、ループＡの処理を繰り返す（ステップＳ１〜ステップＳ７）。すなわち、ループＡでは、超音波測定部２０が、処理対象のビーム角θｎで超音波測定を行う（ステップＳ３）。ここでの処理により、処理対象のビーム角θｎについて反射波データが生成され、反射波データ５３０に格納される。そして、事前合成処理部４２０が、ステップＳ３で生成した反射波データをＺ位置別に合成する事前合成処理を行う（ステップＳ５）。
【００６８】
全てのビーム角θｎについてループＡの処理を行ったならば、続いて整合処理部４３１が、ビーム角θｎ毎にずらし量を初期設定する（ステップＳ９）。ここでは、初期ずらし量データ５２０を読み出し、θ０を除く各ビーム角θｎのずらし量に各々の初期ずらし量を設定する。ビーム角θ０のずらし量は「０」で固定とする。そして、整合処理部４３１は、ステップＳ９で設定され、又は後段のステップＳ１９で再設定されるビーム角θｎ毎ずらし量を用い、整合処理を行う（ステップＳ１１）。
【００６９】
続いて、合成処理部４３０が、整合処理したビーム角θｎ毎の事前合成処理結果をＺ位置別に合成する合成処理を行う（ステップＳ１３）。
【００７０】
そして、血管検出部４４０が、合成処理結果から前壁位置および後壁位置を検出する（ステップＳ１５）。ここでの処理は、例えば、合成処理結果のヒストグラムからピーク判定用閾値以上である上位２つのピークを選択することで行う。そして、２つのピークを選択でき、前壁位置および後壁位置が検出された場合には（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、血管特徴値算出部４５０が、前壁位置および後壁位置を用いて血管特徴値を算出する（ステップＳ２１）。
【００７１】
一方、ステップＳ１５において前壁位置および後壁位置の検出に失敗した場合、具体的には、ピーク判定用閾値を超える２つのピークが存在しない場合には（ステップＳ１７：ＮＯ）、ステップＳ１９に移行する。失敗の要因としては、ずらし量が適切でなく、前壁位置および後壁位置を示す振幅成分が強調されていない場合が考えられる。そこで、ステップＳ１９では、整合処理部４３１が、当該時点で設定されているビーム角θｎ（θ０を除く）のずらし量の各々に単位ずらし量（例えば「１」）を加算し、再設定する。単位ずらし量は「１」に限らず適宜設定してよい。また、各ビーム角θｎ（θ０を除く）に適用する単位ずらし量は一律の値に限らず、異なる値としてもよい。その後、ステップＳ１１に戻って上記処理を繰り返す。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態によれば、異なるビーム角θｎで超音波測定を行い、生成した反射波データを合成処理することで、前壁位置および後壁位置を示す振幅成分を強調させることができる。したがって、血管と血管以外の生体組織とを適正に識別し、血管位置（前壁位置および後壁位置）を精度よく検出することができる。また、得られた前壁位置および後壁位置を用いて血管径や血管中心、血管壁厚といった血管特徴値を求めることができ、これら血管特徴値の算出精度を向上させることができる。
【００７３】
なお、上記した実施形態では、送信フォーカス制御によってビーム角θを変える構成を例示した。これに対し、複数の超音波測定部を用いてビーム角θを変える構成としてもよい。図１４は、変形例における超音波測定装置１０ｂのシステム構成例を示す図である。超音波測定装置１０ｂは、上記した実施形態とは異なる構成の超音波プローブ１６０ｂと、処理装置３０とを備える。また、図１５は、超音波プローブ１６０ｂを被検体２の測定部位（生体表面）に当てて超音波測定をしている状態を簡略的に示す模式図である。
【００７４】
図１４および図１５に示すように、本変形例の超音波プローブ１６０ｂは、被検体２にとって右側の超音波送受信部１６Ｒ、中央の超音波送受信部１６Ｃ、および左側の超音波送受信部１６Ｌの３つの超音波送受信部１６ｂを備える。ただし、超音波送受信部１６ｂの数は３つに限らず、２つでもよいし、４つ以上であってもよい。
【００７５】
各超音波送受信部１６ｂは、各々が複数の超音波振動子を配列して具備し、配列方向同士の成す角度が予め定められる角度となるように屈曲部１８ｂを介して連接・固定される。そして、各超音波送受信部１６ｂは、処理装置３０の制御のもと、各々が予め規定される１つ又は複数のビーム角θで超音波ビームを送信し、反射波を受信することによってビーム角θｎ毎の超音波測定を実現する。
【００７６】
あるいは、回転自在なヒンジ等で屈曲部１８ｂを構成してもよい。これによれば、センサー面が測定部位の生体表面に沿うように屈曲部１８ｂで屈曲させることができ、生体表面に確実に密着させることができる。この場合には、屈曲部１８ｂにその回転軸１８１ｂの回転量を検出する回転センサーを設ける。そして、回転センサーが検出した回転量に応じて処理装置３０が超音波送受信部１６ｂ毎にビーム角θを調整することで、ビーム角θｎ毎の超音波測定が実現できる。
【符号の説明】
【００７７】
１０，１０ｂ…超音波測定装置、１６，１６０ｂ…超音波プローブ、１６１…センサー面、１６ｂ（１６Ｒ，１６Ｃ，１６Ｌ）…超音波送受信部、１７…超音波振動子、１８ｂ…屈曲部、３０，３０ｂ…処理装置、３１０…操作入力部、３２０…表示部、３４０…通信部、４００…処理部、４１０…超音波測定制御部、４１１…駆動制御部、４１３…送受信制御部、４１５…受信合成部、４２０…事前合成処理部、４３０…合成処理部、４３１…整合処理部、４４０…血管検出部、４５０…血管特徴値算出部、５００…記憶部、５１０…超音波測定プログラム、５２０…初期ずらし量データ、５３０…反射波データ、５４０…血管位置データ、５５０…血管特徴値データ、２…被検体、２１…血管
【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】
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