(57)【要約】【課題】心臓の鼓動による測定値のばらつきが生じることなく、頸動脈の内膜中膜複合体膜厚（ＩＭＴ）を高い精度で測定することができる超音波診断装置を提供する。【解決手段】超音波プローブ１１が、被検者の体内に超音波を送波すると共に体内で反射された超音波を受波し、その反射超音波信号に基づき超音波画像をモニタ１５に表示する。それと共に、心電検出センサ１６により被検者の心周期を検出し、心拡張期・心収縮期等の所定の位相に対応したタイミングで、表示処理部１４から超音波画像のデータを取得する。この超音波画像データに基づき、ＩＭＴ値を測定する。こうして得られた測定値は、心周期の位相について所定の条件で測定することができるため、心臓の鼓動による測定値のばらつきが生じることがない。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブにより被検者の体内から取得された反射超音波に基づいて血管の内膜中膜複合体膜の厚さを測定する超音波診断装置において、
ａ）被検者の心周期を検出して、該心周期に同期した心周期信号を発信する心周期検出手段と、
ｂ）前記心周期信号を受信して、該受信に対応したタイミングで前記内膜中膜複合体膜の厚さの測定を行うＩＭＴ値測定手段と、
を備えることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記心周期検出手段が被検者の心電を検出するものであることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記心周期検出手段が、前記反射超音波から血管の収縮・拡張の周期を検出するものであることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波診断装置に関し、更に詳しくは、血管の内膜中膜複合体厚を測定するための超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動脈硬化は狭心症・心筋梗塞等の心疾患や脳梗塞等の原因となるため、定期的に検査を行うことが望ましい。動脈硬化とは、外膜・中膜・内膜の３層から成る動脈の血管壁のうち、内膜及び中膜が肥厚し、硬くなるものである。通常、動脈硬化の診断は、頸動脈血管の内膜中膜複合体厚（Ｉｎｔｉｍａ−Ｍｅｄｉａ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ、以下、”ＩＭＴ”という。）を測定することにより行われる。ここで、頸動脈を測定対象とするのは、他の部位と比較して頸動脈のＩＭＴ値が動脈硬化の初期の段階から大きくなるため動脈硬化の発見が容易であるため、及び頸動脈の皮膚からの深さが２〜３ｃｍと浅いことにより測定が容易であるためである。
【０００３】
従来より、ＩＭＴ値の測定は、頸動脈を超音波診断装置により撮影し、得られた超音波画像を分析することにより行われている。具体的には、測定者である医師又は技師が表示装置の画面上又は印刷した画像上にノギス等を当ててＩＭＴ値を求めている。しかし、このような方法では測定に時間を要するだけでなく、測定精度が測定者の熟練度に依存するという問題がある。動脈硬化の判定を行うためには、ＩＭＴ値の測定には０．１ｍｍの精度が要求されるが、測定者の技術が未熟である場合にはこの精度で測定を行うことは困難である。
【０００４】
このような問題を解決するために、本願発明者の一部は特許文献１において、画像データの輝度値からＩＭＴ値を測定する超音波診断方法及び装置を提案している。これにより、測定時間を短縮すると共に、測定者の熟練度に頼ることなく必要な測定精度を得ることができるようになった。
【０００５】
【特許文献１】
特許２８８９５６８号公報（［００３３］〜［００３７］，  図６）
【０００６】
特許文献１に記載の超音波診断装置においては、具体的には、以下のような操作によりＩＭＴ値が得られる。まず、測定者は被検者の頸部の所定の位置に超音波プローブを当てる。超音波プローブには数十個の超音波素子が一列に配列されており、測定を開始すると、各超音波素子から順次超音波が送波される。送波された超音波は体内で反射され、この反射超音波が超音波素子により受波される。この送波と受波との時間差に基づき、頸動脈周辺の超音波画像を得る。この超音波画像は所定の周期毎に更新され、動画として表示される。
【０００７】
この超音波画像は、測定者が所定の操作を行うことにより、その瞬間の画像に固定（フリーズ）される。フリーズされた画像中の血管壁を含む領域が測定者により指定されると、超音波診断装置は、画像表示のためにメモリに記憶された画像データ（輝度値）から、前記領域中の内膜の内壁位置と外膜の内壁位置を検出し、両者の間隔をＩＭＴ値として算出する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
頸動脈のＩＭＴ値は心臓の鼓動に応じて変化する。即ち、ＩＭＴ値は心拡張期には大きくなり、心収縮期には小さくなる。従って、超音波画像をフリーズするタイミングの違いにより、ＩＭＴの測定値にばらつきが生じる。前記のように動脈硬化の判定にはＩＭＴの測定値に０．１ｍｍの精度が要求されるため、より正確な診断を行うためには、このばらつきを抑えることが望ましい。
【０００９】
本発明はこのような課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは心臓の鼓動に起因するＩＭＴの測定値のばらつきを生じることなく、より高い精度でそれらの測定を行うことができる超音波診断装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために成された本発明に係る超音波診断装置は、超音波プローブにより被検者の体内から取得された反射超音波に基づいて血管の内膜中膜複合体膜の厚さを測定する超音波診断装置において、
ａ）被検者の心周期を検出して、該心周期に同期した心周期信号を発信する心周期検出手段と、
ｂ）前記心周期信号を受信して、該受信に対応したタイミングで前記内膜中膜複合体膜の厚さの測定を行うＩＭＴ値測定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る超音波診断装置では、被検者の心周期を検出して、心周期に対応したタイミングでＩＭＴ値の測定を行う。ここで心周期とは、心臓の鼓動により形成される周期を意味し、その１周期には心拡張期、心収縮期等の経過が含まれる。
【００１２】
本発明の超音波診断装置は、被検者の心周期を検出するための心周期検出手段を有する。心周期検出手段は、検出した心周期に同期した信号を測定手段に発信する。心周期検出手段としては、例えば以下のようなものを用いることができる。
【００１３】
第１のものは、被検者の心電を測定することにより心周期を検出する手段である。この第１の心周期検出手段においては、心電図測定における既存の心周期検出方法を用いることができる。
【００１４】
第２のものは、超音波プローブにより被検者の体内から取得された超音波画像データを用いて、心周期に同期して変化する血管の径や血管壁の厚さ等の血管の状態の時間変化を測定する手段である。例えば、血管の径は心収縮期には大きくなり、心拡張期には小さくなる。また、血管壁の厚さは心収縮期には小さくなり、心拡張期には大きくなる。従って、これらの血管の状態の変化を測定することにより、心周期を測定することができる。超音波画像データに基づく血管の状態の測定には、既存の超音波診断装置において行われる画像処理の方法を用いることができる。
【００１５】
ＩＭＴ値測定手段は、心周期検出手段からの信号を受信して、その信号に対応したタイミングで、以下のようにＩＭＴ値測定を行う。
ＩＭＴ値の測定については、通常、超音波診断装置のモニタに超音波画像を表示させるための画像データ（輝度値）を用いる。ＩＭＴ値測定手段は、心周期検出手段からの信号に対応したタイミングで画像データを画像表示用のメモリ等から取得する。この画像データから内膜中膜を検出し、内膜中膜の位置からＩＭＴ値を算出する。こうして算出されたＩＭＴ値は、心臓の鼓動によるばらつきが排除されているうえ、心拡張期や心収縮期等の特徴的な位相で測定することができるため医学的に意味のあるデータとなる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明により、心周期に対応したタイミングでＩＭＴ値の測定を行うことができる。これにより、心臓の鼓動によるＩＭＴ値のばらつきを排除して、より高い精度で行うことができる。更に、心拡張期や心収縮期等の特徴的な位相で測定を行うことにより、医学的に意味のあるデータの集積を行うことができる。
【００１７】
本発明において、被検者の心周期を検出する手段には、心電図測定に用いられる既存の心電検出手段を用いることができる。また、反射超音波から血管の状態の時間変化を検出する手段を心周期検出手段に用いることもできる。この場合、超音波診断装置の機能をそのまま利用して心周期を検出することができ、別途ハードウエアを用いる必要がないため、コストの増加を防ぐことができる。
【００１８】
【実施例】
本発明に係る超音波診断装置の第１の実施例について説明する。この実施例では、被検者の心電を測定することにより心周期を検出する例を示す。この実施例のブロック図を図１に示す。
【００１９】
超音波プローブ１１は、周波数５〜１５ＭＨｚの超音波を被検者の体内に送波すると共に、被検者の体内で反射された超音波を受波する。この超音波の送受波は、超音波送受信部１２により制御される。超音波プローブ１１は、受波した超音波を電気信号に変換する。この電気信号は超音波送受信部１２を介して超音波信号処理部１３に出力される。超音波信号処理部１３は超音波プローブ１１から入力された信号に対して、整相加算、ゲイン調整、対数圧縮、検波等の信号処理を行う。処理後の信号は超音波信号処理部１３から表示処理部１４に出力される。表示処理部１４は、超音波信号処理部１３から入力された信号を用いてモニタに超音波画像を表示するための回路であり、また、画像データを記憶する画像メモリを有する。表示処理部１４からの出力信号により、モニタ１５に超音波画像が表示される。
【００２０】
心電検出センサ１６は、被検者の心電を検出するものであり、被検者の心臓近傍の体表面に取り付けられる。心電検出センサ１６には、心電図測定用の既存のセンサを用いることができる。心電検出センサ１６から出力される心電検出信号は、心周期信号取得部１７に入力される。心周期信号取得部１７は、入力された心電検出信号から心周期を求め、制御部１８に信号（心周期信号）を発信する。ここで心周期信号は、例えば心電図に同期した正弦波信号や、心周期の特定の位相においてパルス状の信号を発信するもの等とすることができる。
【００２１】
入力部１９は、測定者が設定等を入力するためのものであり、マウスあるいはトラックボール等のポインティングデバイスや、キーボード等から成る。測定部２０は、ＩＭＴ値測定のための所定の動作を行う。測定部２０の詳細については後述する。
【００２２】
第１実施例の超音波診断装置の動作を説明する。
まず、超音波プローブ１１は、超音波送受信部１２の制御の下、動画周期で超音波を送波する。この超音波は体内の各部で反射され、超音波プローブ１１により検出される。前記のように、検出された超音波は超音波プローブ１１において電気信号に変換され、この電気信号が超音波信号処理部１３での信号処理後、表示処理部１４に入力される。表示処理部１４は、心周期信号取得部１７が発信した心周期信号を入力して、この心周期信号に対応したタイミングで画像を更新すると共に、この画像のデータを表示処理部１４の画像メモリに記憶する。これにより、この画像メモリに記憶される画像データは、心周期信号に対応した一定の位相におけるデータとなる。
【００２３】
測定者が入力部１９から所定の操作を行うことにより、測定部２０は、画像中に測定対象とする領域の設定に用いる枠を表示させるための信号を表示処理部１４に送信する。測定者は、図２に示すように、モニタ１５の画面上に表示された測定対象範囲指定枠２１内に血管壁の中膜２３及び内膜２４が入るように、枠の位置及び大きさを入力部１９から設定する。なお、図２において、符号２２は血管壁の外膜を、符号２５は血液を、符号２６は血管以外の部分を示す。
【００２４】
測定部２０は、設定された測定対象範囲指定枠２１内の画像に対応する画像データを表示処理部１４の画像メモリから取得する。測定部２０は、取得した画像データ（輝度値）から、図３に示した内膜の内壁２７と外膜の内壁２８の位置を検出し、これら内膜内壁２７と外膜内壁２８との距離２９をＩＭＴ値として算出する。ここで、画像データからＩＭＴ値を求めることは、特許文献１に記載の方法を用いて行うことができる。
【００２５】
このように、本実施例では一定の位相における画像データからＩＭＴ値が求められるため、心臓の鼓動によるＩＭＴ値のばらつきが生じることを防ぐことができる。また、心拡張期や心収縮期等の特徴的な位相で測定を行うことにより、医学的に意味のあるデータを得ることができる。例えば、定期健康診断において毎回このような位相で測定を行えば、このばらつきの影響を受けることなく、過去のデータと比較してＩＭＴ値の変化をみることができる。
【００２６】
ＩＭＴ値の測定を行う心周期の位相について、図４を用いて説明する。心電検出センサ１６が検出する心電には、心房の収縮に対応するＰ波３１と、心室の収縮に対応するＱ波３２、Ｒ波３３、Ｓ波３４、Ｔ波３５が含まれる。心臓から体内各部へ血液を送り出すのは心室の収縮期である。その時、即ちＱ波３２の初期からＴ波３５の終期までの間のＩＭＴ値はそれ以外の時よりも小さくなる。特に、Ｒ波３３の位相において心室が最も急激に収縮し、ＩＭＴ値が小さくなる。そこで、心電検出センサ１６がＲ波３３を検出した時（符号３６）にＩＭＴ値を測定を行うようにすれば、常にＩＭＴ値が最小になる条件で測定を行うことができる。
【００２７】
一方、心室の収縮が始まる直前、即ちＱ波３２が検出される直前に、ＩＭＴ値は最大になる。しかし、この時が心電データに変化が生じる前であるため、心電検出センサ１６がこの時を検出することは困難である。ＩＭＴ値が最大値に近く、且つ一定の位相において測定を行うためには、例えば、Ｑ波３２の直前に現れる特徴的な位相であるＰ波３１の終期（符号３７）を心電検出センサ１６が検出した時に測定を行えばよい。
【００２８】
なお、本実施例では心周期信号を表示処理部１４に入力する例を示したが、心周期信号を超音波送受信部１２に入力し、超音波プローブ１１が該心周期信号に従って、動画周期ではなく心周期に対応した周期で超音波を送波するようにしてもよい。表示処理部１４においては、超音波送受信部１２から超音波信号処理部１３を介して反射超音波のデータが入力されるタイミングでモニタ１５に表示される画像を更新して、該画像のデータを画像メモリに記憶する。これにより、体内への超音波発信を最小限にとどめることができる。この画像データを用いて、測定部２０は上記と同様にＩＭＴ値を測定する。
【００２９】
次に、本発明に係る超音波診断装置の第２の実施例について説明する。この実施例では、心周期に同期して変化する血管の径や血管壁の厚さ等の血管の状態の時間変化を測定することにより心周期を検出する例を示す。この実施例のブロック図を図５に示す。
【００３０】
超音波プローブ１１、超音波送受信部１２、超音波信号処理部１３、表示処理部１４の動作は第１実施例の場合と同様である。第２実施例では、超音波プローブ１１は被検者の体内に動画周期で超音波を送受波する。
【００３１】
超音波信号処理部１３から出力された信号は、表示処理部１４に入力されると共に、血管状態解析部４１にも入力される。血管状態解析部４１においては、超音波信号処理部１３から出力された信号から、血管壁の厚さや血管の径等、心臓の鼓動により変化する血管の特徴部分のデータを抽出する。このデータの抽出には、従来のＩＭＴ値測定において用いられる画像処理手段を用いることができる。ここで取られる血管状態のデータの一例として、血管壁の厚さの時間変化を図６（ａ）に示す。これは、画像データから血管の外壁と内壁とを検出して、その厚さを求めたものである。なお、ここで求める血管壁の厚さは、ＩＭＴ値ではなく、より容易に検出することができる外膜を含む血管壁の厚さとすることが望ましい。こうして得られた血管状態のデータの時間変化から心周期を検出する。図６（ａ）の例では、血管壁の厚さが最大になる時（符号５１）、あるいは最小になるとき（符号５２）を検出する。
【００３２】
心周期信号発信部４２は、血管状態解析部４１により得られた心周期に基づき、制御部１８に心周期信号を発信する。この心周期信号は、第１実施例の場合と同様のものとすることができる。例えば、血管壁の厚さが最大（図６の符号５１）又は最小（符号５２）になる時刻に値が最大又は最小となるような正弦波の心周期信号５３を発信（例えば図６（ｂ））したり、これらの時刻にパルス状の心周期信号５４を発信（例えば図６（ｃ））したりする。
【００３３】
ＩＭＴ値の測定は、心周期信号が上記心周期信号発信部４２から発信される点以外は、第１実施例の場合と同様に行うことができる。
【００３４】
第２実施例においては、超音波プローブ１１が受波した反射超音波に基づいて心周期を検出するため、心周期検出のためのハードウエアを別途設ける必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例である超音波診断装置を示すブロック図。
【図２】血管の超音波画像の例を示す図。
【図３】超音波画像からＩＭＴ値を算出する方法を説明するための図。
【図４】ＩＭＴ値の測定を行う心周期の位相について説明するための図。
【図５】本発明の第２実施例である超音波診断装置を示すブロック図。
【図６】血管壁の厚さのデータから心周期を検出すること、及び該心周期に対応した心周期信号の例を示すグラフ。
【符号の説明】
１１…超音波プローブ
１２…超音波送受信部
１３…超音波信号処理部
１４…表示処理部
１５…モニタ
１６…心電検出センサ
１７…心周期信号取得部
１８…制御部
１９…入力部
２０…測定部
２１…測定対象範囲指定枠
２２…外膜
２３…中膜
２４…内膜
２５…血液
２７…内膜内壁
２８…外膜内壁
３１…Ｐ波
３２…Ｑ波
３３…Ｒ波
３４…Ｓ波
３５…Ｔ波
４１…血管状態解析部
４２…心周期信号発信部
【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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