(57)【要約】【課題】超音波を利用した、より信頼性の高い血管診断を行う。【解決手段】被検体の体表を加圧して対象血管を駆血させた状態で超音波探触子１８を対象血管に沿って機械走査させて超音波診断を行う。このとき、駆血動作および超音波診断の実行（超音波探触子１８の機械走査）は、駆血制御部３０および走査制御部３２により制御されている。さらに、同期制御部３６により超音波診断の実行タイミングおよび駆血動作タイミングは時間的に関連付けられて管理されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内の対象血管に対して超音波を送受波する超音波探触子と、
被検体の体表を加圧して前記対象血管を駆血する駆血手段と、
前記超音波の送受波による前記対象血管の超音波診断の実行および前記駆血手段による駆血動作を制御する手段であって、超音波診断の実行タイミングおよび駆血動作タイミングを時間的に関連付けて管理する制御手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置であって、
前記駆血手段は、前記体表への加圧力を検出する加圧力検出手段を有し、
前記制御手段は、前記加圧力検出手段により検出された加圧力に基づいて前記駆血動作を制御することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波診断装置であって、
前記制御手段は、
前記加圧力の目標値への到達を判定する加圧力判定手段と、
前記目標値への到達が判定された基準タイミングを時間的な基準として前記超音波診断の実行開始タイミングを決定する診断開始手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波診断装置であって、
前記制御手段は、任意の値を前記目標値として設定できる設定手段を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波診断装置であって、
前記駆血手段は、前記被検体の血圧を計測する血圧計測手段を有し、
前記設定手段は、血圧に基づく値を前記目標値として設定できることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれか１に記載の超音波診断装置であって、
前記診断開始手段は、
前記基準タイミング後、予め設定された待機時間が経過したことを判定する経過時間判定手段と、
前記待機時間の経過が判定されたタイミングを前記超音波診断の実行開始タイミングとして決定する決定手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１に記載の超音波診断装置であって、
前記制御手段は、前記駆血後になされた前記超音波診断の実行終了タイミングを基準として前記駆血動作の終了のタイミングを制御する駆血解除手段を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１に記載の超音波診断装置であって、
前記制御手段は、前記駆血前になされた前記超音波診断の実行終了タイミングを基準として前記駆血動作の開始のタイミングを制御する駆血開始手段を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項９】
被検体内の対象血管に対して超音波を送受波する超音波探触子と、
前記超音波探触子を前記対象血管に沿って走査させる走査手段と、
被検体の体表を加圧して前記対象血管を駆血する駆血手段と、
前記走査手段による超音波探触子の走査および前記駆血手段による駆血動作を制御する手段であって、走査の実行タイミングおよび駆血動作タイミングを時間的に関連付けて管理する制御手段と、
を有することを特徴とする超音波探触子駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体内の対象血管を超音波診断するための超音波診断装置およびこれに適した超音波探触子駆動システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、血液透析に先立って、または、定期的に、血液を体外に取り出すための特定の血管（シャント形成術によって形成されたシャント血管）について、その状態を診断しておくことが望ましい。診断では、シャント血管に狭窄や閉塞等の不具合が起きていないかを確認する。
【０００３】
従来から、かかる血管診断に当たって、超音波を利用した超音波診断が用いられている。この場合、超音波の送受波を行う超音波探触子を生体表面に当接させた状態で血管の走行方向に沿って移動走査させ、血管の連続した超音波断層像を取得する。診断者は、これにより得られた連続超音波画像に基づいて血管診断を行う。
【０００４】
特許文献１には、この血管診断に適した超音波探触子走査装置が開示されている。これは、超音波探触子を生体表面に適切な当接圧で当接させた状態で、超音波探触子を血管の走行方向に沿って機械走査させる超音波探触子走査装置である。この超音波探触子走査装置を用いることで、血管診断に適した超音波探触子の走査を実現することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２３８８９９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した血管診断の際に、血管を駆血する場合が多々ある。これは、駆血の前後での血管の変化をみたい場合や血管の圧力を高めたい場合に行われる。  その場合、通常、医師などの診断者が、駆血帯や血圧計等を用いて手動で駆血を行っている。しかしながら、このような手動による駆血では、診断者にとって手間であるばかりでなく、駆血圧力や駆血開始から超音波診断開始までの時間などにばらつきが生じ、再現性のあるデータを得ることができないという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明では、より信頼性の高い血管診断を行うことができる超音波診断装置、および、これに適した超音波探触子駆動システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波診断装置は、被検体内の対象血管に対して超音波を送受波する超音波探触子と、被検体の体表を加圧して前記対象血管を駆血する駆血手段と、前記超音波の送受波による前記対象血管の超音波診断の実行および前記駆血手段による駆血動作を制御する手段であって、超音波診断の実行タイミングおよび駆血動作タイミングを時間的に関連付けて管理する制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
これにより駆血動作と超音波診断の実行を時間的に関連付けて制御することができ、より再現性のあるデータを得ることができる。そのため、より信頼性の高い血管診断を行うことができる。
【００１０】
ここで超音波診断とは、診断対象物のエコーデータを得るための動作を指し、具体的には、例えば、超音波探触子の機械走査動作や超音波の送受信、エコーデータの収集などを指す。また、その実行タイミングとは、例えば、機械走査や超音波の送受信の開始タイミングおよび終了タイミングなどをいう。
【００１１】
本発明の超音波探触子駆動システムは、被検体内の対象血管に対して超音波を送受波する超音波探触子と、前記超音波探触子を前記対象血管に沿って走査させる走査手段と、被検体の体表を加圧して前記対象血管を駆血する駆血手段と、  前記走査手段による超音波探触子の走査および前記駆血手段による駆血動作を制御する手段であって、走査の実行タイミングおよび駆血動作タイミングを時間的に関連付けて管理する制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
これにより、駆血動作と超音波探触子の走査の実行を時間的に関連付けて制御することができ、血管診断に適した超音波探触子の走査を容易に実現できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態である超音波診断装置１０の概略的な構成を示すブロック図である。
【００１５】
超音波診断装置１０は、大別して探触子駆動ユニット１２と装置本体１４とで構成されている。
【００１６】
探触子駆動ユニット１２は、探触子走査機構１６により超音波探触子１８を対象血管に沿って走査させるとともに駆血機構２２により対象血管を駆血するものである。超音波探触子１８の先端部にはアレイ振動子を構成する複数の振動素子（図示せず）が配列されている。アレイ振動子によって超音波ビームが形成され、その超音波ビームを電子走査することにより走査面が形成される。
【００１７】
探触子走査機構１６は、超音波探触子１８を機械的に往復走査する機構である。この走査は後述する走査制御部３２により制御されている。超音波探触子１８の機械走査位置は、探触子走査機構１６に設けられた位置検出器（図示せず）によって検出され、走査制御部３２に出力されている。なお、この位置情報は、超音波の送受波で得られるエコーデータなどを元に算出されるものであってもよい。得られた位置情報は、例えば、機械走査における駆動制御や装置本体１４での三次元画像形成処理に利用される。探触子走査機構１６は、さらに超音波探触子１８を機械走査する際の体表への当接圧を制御する当接圧制御機構２０を有している。これにより、適切な当接圧、すなわち、超音波探触子１８で対象血管を潰すことがなく、かつ、超音波探触子１８による適度な密着性を生み出すような当接圧を維持することができる。
【００１８】
駆血機構２２は、被検体の体表を加圧し、超音波診断の対象血管を駆血するものである。駆血機構２２は、体表を加圧するための加圧機構２４とその加圧力を検出するための圧力検出器２６とから構成されている。加圧機構２４は、超音波診断の対象血管近くに取り付けられ、被検体の体表を加圧することにより対象血管を駆血するものである。このときの加圧力は、圧力検出器２６により検出され、後述する駆血制御部３０に出力される。駆血制御部３０は、この検出信号を利用して、加圧機構２４の制御を行う。
【００１９】
なお、本実施の形態では、圧力検出器を備えている構成としているが、これは無くてもよい。また、駆血機構は、加圧時の動脈脈波成分の変化等に基づいて、最高血圧値及び最低血圧値等を計測する血圧計測機能を備えるものであってもよい。
【００２０】
装置本体１４は、探触子走査機構１６や駆血機構２２等の制御を行うとともに、超音波探触子１８からの受信信号に基づいて超音波画像を形成するものである。
【００２１】
走査制御部３２は、探触子走査機構１６からの位置情報に基づいて探触子走査機構１６を制御するものである。また、得られた位置情報は、同期制御部３６および主制御部３８に出力される。一方、駆血制御部３０は、圧力検出器２６からの圧力情報に基づいて加圧機構２４を制御する。ここで得られた圧力情報も同期制御部３６に出力される。
【００２２】
加圧力の目標値は設定値入力部３４で入力され、同期制御部３６に記憶される。また、設定値入力部３４では、後述する待機時間や診断パターンも入力することができ、入力された値は、同期制御部３６に記憶される。
【００２３】
同期制御部３６は、駆血動作と走査動作の開始・終了タイミングを時間的に関連付けて管理するものである。同期制御部３６には、駆血制御部３０からの圧力信号や駆血タイミング信号、走査制御部３２からの位置信号や走査タイミング信号が入力される。同期制御部３６では、これらの信号に基づいて駆血動作と走査動作の開始・終了タイミングを管理する。また、同時に主制御部３８にも各種タイミング信号を出力し、エコーデータの収集開始・終了のタイミングを管理する。
【００２４】
超音波送受信部４０は、超音波探触子１８の各振動素子に対して送信信号を供給して超音波ビームを形成する送信ビームフォーマーとしての機能と、超音波探触子１８内の各振動素子からの受信信号に対して整相加算処理を行って受信ビームを形成する受信ビームフォーマーとしての機能とを有する。また、必要に応じて検波回路、ドプラ演算回路などの各種の公知の信号処理回路が設けられる。
【００２５】
画像形成部４２は、主制御部３８によって制御されており、超音波送受信部４０から出力された受信信号（エコーデータ）を収集し、生体内組織の三次元画像や血流の三次元画像などを形成する。その際、主制御部３８を介して入力される位置情報が利用される。このように形成された超音波画像は、表示器４４に表示される。
【００２６】
なお、本実施の形態では、走査制御部３２、駆血制御部３０、同期制御部３６、および主制御部３８をそれぞれ別個のものとしているが、これら全て又は一部をまとめた一つ又は複数の制御部であってもよい。これら制御部全体として、超音波診断の実行および駆血手段による駆血動作を制御するとともに、超音波診断の実行タイミングおよび駆血動作タイミングを時間的に関連付けて管理することができれば、制御部の構成はどのようなものであってもよい。したがって、例えば、駆血制御部と走査制御部がなく、同期制御部が駆血と超音波探触子の機械走査とのタイミングの管理をするとともに、これらの動作制御をするものであってもよい。
【００２７】
次に、探触子駆動ユニット１２の構造について図２を用いて詳述する。図２は、探触子駆動ユニット１２の斜視図である。
【００２８】
探触子駆動ユニット１２は、上述したように探触子走査機構１６と駆血機構２２に大別される。探触子走査機構１６は、本ユニットの筐体である枠体５６、被検体の腕５０を載置する載置台５８、超音波探触子１８を機械走査する可動ステージ６０、および、超音波探触子１８の当接圧を制御する当接圧制御機構２０を有している。
【００２９】
枠体５６は、本ユニットの筐体となるもので、対向して設けられたベース部材６２と天板６４、および、これらを連結、支持する６本の支柱６６から構成されている。被検体の腕５０を載置するための載置台５８は、ベース部材６２の上面に設けられており、腕５０の角度をほぼ水平に保てるように一部が屈曲可能になっている。また、屈曲部を境に載置台５８の傾斜角度は調整自在であり、被検体の腕５０の姿勢を安定して保つことができるようになっている。
【００３０】
可動ステージ６０は、ベース部材６２と天板６４の間に設けられており、超音波探触子１８を保持する保持箱７０を有している。その保持箱７０には、上下に貫通する保持孔７０ａが設けられている。保持孔７０ａは、超音波探触子１８の胴体形状と合致した形状を有し、保持孔７０ａ内部に設けられた挟持機構（図示せず）により超音波探触子１８が保持されている。保持されている超音波探触子１８の先端は、保持箱７０の下方から露出（突出）するようになっている。
【００３１】
保持箱７０は、Ｘ方向に伸びるガイドレール６８に挿通されており、ブロック体７２に収容された駆動機構によりガイドレール６８に沿って往復走査できるようになっている。また、可動ステージ６０本体は、支柱６６に挿通されており、支柱６６に沿って摺動自在となっている。この可動ステージ６０の高さは当接圧制御機構２０により調整されている。当接圧制御機構２０は所定の重さを有するウェイト７４と可動ステージ６０とを滑車７６を介してワイヤ７８で連結したもので、重力の力により可動ステージ６０の位置を制御する。これにより、超音波探触子１８の当接圧をほぼ一定に保つことができる。
【００３２】
なお、探触子走査機構は、上述した構成に限られない。対象血管に沿って超音波探触子を機械走査できるものであれば他の構成であってもよい。例えば、超音波探触子を対象血管に沿って走査させるロボットアームなどであってもよい。また、対象血管は、腕以外の血管であってもよい。例えば、足や指先などの血管であってもよい。その場合、探触子走査機構も対象血管に応じて変更可能である。
【００３３】
一方、駆血機構２２は、被検体の腕５０を加圧する加圧機構２４とその加圧力を検出する圧力検出器２６（図示せず）に大別される。加圧機構２４は、腕５０に着脱自在の袋帯であるカフ５２を有しており、これに駆血ポンプ（図示せず）からチューブ５４を介してから空気を送り込むことにより腕５０が加圧される。駆血ポンプおよびカフ５２内の空気を開放する電磁弁（図示せず）でカフ５２内の空気量を調整することにより、加圧力が調整される。カフ５２には、加圧力を検出する圧力検出器２６が設けられており、検出された値は駆血制御部３０に出力される。
【００３４】
なお、この駆血機構は、上記構成に限られるものではなく、体表に加圧力を加えるものであれば他の構成でもよい。例えば、カフではなくゴム製の駆血帯などを用いて加圧するものであってもよい。また、圧力検出器の他に血圧計測器を備えていてもよい。
【００３５】
次に、この超音波診断装置１０を用いての超音波診断の流れを説明する。図３に、超音波診断の流れのフローチャートを示す。また、超音波診断の際のタイミングチャートを図４に示す。
【００３６】
血管診断を行う場合は、まず、診断準備として種々のパラメータの設定を行う（Ｓ２）。設定できるパラメータとしては、加圧力の目標値である目標加圧力、後述する待機時間Ｎなどがある。また、診断パターンも選択できる。このパラメータの設定は、診断者が設定値入力部３４に所望の値またはパターンを入力することにより行われる。ここで設定されたパラメータは同期制御部３６に記録される。
【００３７】
ここで、目標加圧力は、駆血する際の加圧力の目標値であり、任意の数値を入力する。なお、圧力検出器２６が血圧計測機能を備えている場合には、血圧に基づく値を入力できるようにしてもよい。例えば、最高血圧や最低血圧、最高血圧に任意の値を加えた値などを目標加圧力として入力してもよい。このように血圧に基づく値を目標加圧力として設定することにより、被検者の血管状態に適した目標加圧力を設定することができる。
【００３８】
また、待機時間Ｎは、加圧力の目標値到達後、超音波診断の実行（超音波探触子の走査）開始までの時間である。このような待機時間Ｎを設けることにより、より確実に駆血された状態のエコーデータを得ることができる。すなわち、加圧力が目標値に到達した直後では、確実には駆血されていない場合や、血流状態が安定していない場合がある。そのため、目標値への到達後一定時間待機し、より確実に駆血した状態にしてから超音波診断を開始するために、待機時間Ｎを設定する。
【００３９】
診断パターンは、超音波診断の回数（超音波探触子１８の機械走査回数）およびその際の駆血状態のパターンである。例えば、駆血状態での超音波診断を１回だけ行うパターンや、非駆血状態と駆血状態での超音波診断をそれぞれ１回ずつ連続して行うパターンなどを選択することができる。なお、以下の説明では、非駆血状態と駆血状態での超音波診断をそれぞれ１回ずつ連続して行う場合について説明する。
【００４０】
次に、被検体の腕５０を載置台５８にセットし、上腕部にカフ５２を取り付ける。これにより診断の準備が終了となる。
【００４１】
診断準備が終了すれば、装置本体１４に設けられた診断開始スイッチを操作して、血管診断を開始する（Ｓ４）。同期制御部３６は、記憶されている診断パターンを確認し、それに応じて走査制御部３２および駆血制御部３０の管理を開始する。
【００４２】
ここでは、非駆血状態と駆血状態での超音波診断をそれぞれ１回ずつ連続して行う診断パターンが記録されているため、まず、非駆血状態でのエコーデータ収集が行われる（Ｓ６）。これは、同期制御部３６が、走査制御部３２および主制御部３８に実行開始のタイミング信号を出力することにより開始される。実行開始のタイミング信号を受けた走査制御部３２は、探触子走査機構１６を制御し、超音波探触子１８の機械走査を行う。このときの超音波探触子１８の位置情報は、位置検出器により検出され走査制御部３２に出力される。この位置情報は、走査制御部３２で探触子走査機構１６の制御に利用されるとともに、同期制御部３６を介して主制御部３８にも出力される。一方、同じく実行開始のタイミング信号を受けた主制御部３８は、超音波送受信部４０から得られる対象血管のエコーデータおよび位置情報の記憶を開始する。
【００４３】
超音波探触子１８を探触子走査機構１６の一端から他端まで機械走査させると、走査制御部３２は走査終了のタイミング信号を同期制御部３６に出力する。これを受けた同期制御部３６では、走査終了のタイミング信号を主制御部３８に出力する。これにより主制御部３８は、エコーデータおよび位置情報の記録を一時的に中断させる。
【００４４】
次に、同期制御部３６から駆血制御部３０に駆血開始のタイミング信号を出力し、駆血を開始させる（Ｓ８）。駆血開始のタイミング信号を受けた駆血制御部３０は、加圧機構２４に設けられた駆血ポンプを動作させて、腕５０の加圧を開始する。このときの加圧力は圧力検出器２６により検出され、同期制御部３６に出力される。
【００４５】
同期制御部３６では、この検出された加圧力と記憶されている目標加圧力とを比較し、加圧力の目標加圧力への到達を判定する（Ｓ１０）。目標加圧力へ到達を判定すると、同期制御部３６は、駆血制御部３０に到達信号を出力し、これを受けた駆血制御部３０は、ポンプの動作を停止させる。これにより対象血管は一定の加圧力、すなわち目標加圧力で駆血された状態となる。このように、加圧力を同期制御部および駆血制御部により制御することにより、同じ加圧力でのエコーデータ収集が容易にできる。
【００４６】
また、同期制御部３６は、この到達信号を出力すると同時に、内部に設けられているカウンターを開始させる（Ｓ１２）。このカウンターには、準備段階で設定された待機時間Ｎが設定されており、目標加圧力へ到達後、待機時間Ｎの経過が判定される。
【００４７】
待機時間Ｎが経過すると、駆血状態の対象血管のエコーデータ収集を行う（Ｓ１４）。これは、まず待機時間Ｎの経過後に、同期制御部３６から、走査制御部３２および主制御部３８に走査開始のタイミング信号を出力する。１回目（非駆血状態）でのエコーデータ収集時と同様に、このタイミング信号により、走査制御部３２は超音波探触子１８の機械走査を開始し、主制御部３８はエコーデータおよび位置情報の記録を開始する。そして、機械走査の終了後、走査制御部３２は、同期制御部３６に走査終了のタイミング信号を出力する。これを受けた同期制御部３６では、駆血制御部３０にタイミング信号を出力する。駆血制御部３０は、駆血機構２２に設けられた電磁弁を動作させて、カフ５２内の空気を解放し、駆血の解除を行う（Ｓ１６）。
【００４８】
得られた２種類のエコーデータおよび位置情報は、画像形成部４２により３次元演算処理が施され、２種類の３次元超音波画像が形成される（Ｓ１８）。得られた超音波画像は、表示器４４に表示される（Ｓ２０）。
【００４９】
なお、以上の説明では、特に非駆血状態と駆血状態とでの超音波診断をそれぞれ１回ずつ連続して行う場合について説明したが、この診断パターンに限定されないことは当然である。また、同期制御部により超音波診断の実行および駆血動作のタイミングの一部または全部が制御されているものであれば、上記以外のものであってもよい。
【００５０】
以上、説明したように、本実施の形態では、加圧力および待機時間を制御することにより、再現性のあるデータを得ることができる。また、同期制御部により、駆血動作および超音波探触子の機械走査の開始・終了タイミングを管理し、自動的に実行されるようにすることにより、診断者の手間を軽減することができる。さらに、一連の診断動作を自動で行うようにしたため、短時間での診断が容易となる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、超音波を利用した、より信頼性の高い血管診断ができる。
【００５２】
他の本発明によれば、信頼性の高い血管診断に適した超音波探触子の走査を容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である超音波診断装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】探触子駆動ユニットの斜視図である。
【図３】超音波診断の流れのフローチャートである。
【図４】超音波診断の際のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０  超音波診断装置、１２  探触子駆動ユニット、１４  装置本体、１６  探触子走査機構、１８  超音波探触子、２２  駆血機構、２４  加圧機構、３０駆血制御部、３２  走査制御部、３４  設定値入力部、３６  同期制御部、３８  主制御部、４０  超音波送受信部、４２  画像形成部、４４  表示器、５０
腕、５２  カフ、５８  載置台、６０  可動ステージ。
【図１】
2004305422.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004305422.tif 000005
【図４】
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