(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の一部の皮膚上に配置された超音波プローブの放射面から超音波を放射することにより該皮膚下の管状構成物が動脈血管であるか否かを判定するための動脈血管判定装置であって、
前記超音波プローブに検出された前記生体の皮膚下の組織からの反射波信号に含まれる前記管状構成物の壁からの反射波に基づいて管壁信号を抽出する管壁抽出手段と、
該管壁抽出手段によって得られた前記管壁信号に動脈の特徴が表れていることに基づいて該管壁からなる前記管状構成物が動脈血管であることを判定する動脈判定手段と、を含み、
前記動脈判定手段は、前記管壁信号に動脈の内膜に相当する信号の有無に基づいて動脈を選択するものである
ことを特徴とする動脈判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波プローブを用いて、生体の皮膚下の組織に存在する管状構成物が動脈であるか否かの判定を行う装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
血流依存性血管拡張反応検査（ＦＭＤ）は血管内皮機能を検査する代表的な方法の一つである。この検査法は、安静時におけるたとえば上腕の動脈の血管径と、一定時間の阻血を行い、その解放後に拡張する血管の血管径を測定し、その増加率％ＦＭＤ（Ｆｌｏｗ  ｍｅｄｉａｔｅｄ  ｄｉｌａｔａｔｉｏｎ）を得るものであり、得られた％ＦＭＤは動脈硬化の可能性を示す指標として用いられる。このとき、上腕動脈の血管径は、たとえば、超音波断面画像上に現れた動脈の径を画像上で計測することにより得られる。
【０００３】
ところで、超音波断面画像上に現れた管状の画像について、それが動脈のものであるのか、静脈のものであるのかの判断は、超音波画像診断に一般的に用いられるＢモードと呼ばれる、反射エコーの強度に比例した輝度の輝点を表示装置に表示する方式による超音波断層像においては困難であった。
【０００４】
これに対し、特許文献１の装置は、超音波カラードップラー映像装置を使用することにより、血流速度パターンの時間的変化にともなう血流情報から動脈と静脈の血管種類を決定し、この決定された血管の種類によって色相を相違させて表示している。しかし、このような装置においては、診断に用いる超音波画像を表示するためのＢモード超音波画像表示装置に加えて、当該画像中の血管が動脈であるか静脈であるかを色相を相違に表示するための超音波カラードップラー映像装置を組み合わせなければならないため、装置の複雑化、ひいては高価格化の問題が生ずることとなる。また、操作の煩雑化の問題も生ずる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２３５３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、超音波断層画像において血管の内皮機能を検査する場合などにおいては、当該超音波断層画像における管状画像の中から動脈を選択する必要があるが、超音波断層画像においてはその判別は困難であった。
【０００７】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、生体の皮膚下の組織の中における管状の構成物について、動脈血管と静脈血管の区別をすることができる動脈血管判定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記目的を達成するために種々検討を重ね、超音波プローブに受けられる皮膚下の管状構成物の管壁からの反射波である管壁信号を観察するうち、以下の点を見いだした。すなわち、動脈は心拍に同期した脈動を生ずるものであり、また、一定の押圧に対しては静脈やリンパ管は変形をする一方で動脈は変形をしないものであり、また、動脈の内膜も超音波を反射するという特徴を有するものであるから、これらの特徴を反射波信号中に捉えることにより、当該反射波信号によって判明した皮膚下に存在する管状の構成物が動脈であるか否かの判定をすることができるというものである。本発明はこのような知見に基づいて為されたものである。
【００１０】
すなわち、前記目的を達成するための請求項１に係る発明は、生体の一部の皮膚上に配置された超音波プローブの放射面から超音波を放射することにより該皮膚下の管状構成物が動脈血管であるか否かを判定するための動脈血管判定装置であって、前記超音波プローブに検出された前記生体の皮膚下の組織からの反射波信号に含まれる管状構成物の壁からの反射波に基づいて管壁信号を抽出する管壁抽出手段と、該管壁抽出手段によって得られた前記管壁信号に動脈の特徴が表れていることに基づいて該管壁からなる前記管状構成物が動脈血管であることを判定する動脈判定手段と、を含み、前記動脈判定手段は、前記管壁信号に動脈の内膜に相当する信号の有無に基づいて動脈を選択するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る発明の動脈血管判定装置によれば、放射した超音波の管状構成物の壁からの反射波に含まれる前記管状構成物の壁からの反射波に基づいて管壁信号が抽出され、この管壁信号に動脈の特徴が表れていることに基づいて管壁からなる前記管状構成物が動脈血管であることを判定するので、カラードップラー装置の様な他の装置を必要とすることなく、該動脈判定手段により動脈血管を判定することができる。また、上記動脈判定装置によれば、前記動脈判定手段は、前記管壁信号中に血管の内膜による反射波信号の有無を判別することにより動脈を選択するので、好適に動脈を判定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において、超音波画像装置による画像を示す図面においては、実際の超音波画像装置によって得られる画像と白黒が逆転している。すなわち、当該超音波画像を示す以下の図面における黒い部分は、実際の超音波画像においては白く表示される、すなわち輝度が明るい部分となっている。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本発明の一実施例のセンサ保持装置１０に保持された超音波プローブ（超音波探触子）１２を用いて被検出体である生体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の横断面画像（短軸画像）或いは縦断面画像（長軸画像）を測定する血管画像測定装置２２を備えた動脈判定装置３０を説明する正面図である。
【００２６】
上記超音波プローブ１２は、生体情報を検出するためのセンサとして機能するものであって、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が一列に配列されることにより構成された１列または互いに平行な２列の超音波アレイを含む先端部２４が、３軸駆動機構２６を介してプローブ本体２８に備えられている。
【００２７】
動脈判定装置３０は、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３２と、モニタ画面表示装置３４と、入力操作装置であるキーボード３６およびマウス３７、超音波駆動制御回路３８とを備えており、電子制御装置３２は、超音波駆動制御回路３８から駆動信号を供給して超音波プローブ１２の先端部２４にある超音波アレイから超音波を放射させ、その先端部２４の超音波アレイ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を行うことによって、皮膚１８下の超音波画像を発生させ、モニタ画面表示装置３４に表示させる。先端部２４の下端面が、超音波を放射する放射面Ｓに対応している。また、電子制御装置３２は、血管２０の横断面画像（短軸画像）を生成させるに際しては、上記超音波アレイを血管２０に対して直交する位置となるように３軸位置決め機構２６を駆動することによりに位置決めさせ、血管２０の縦断面画像（長軸画像）を生成させるに際しては、上記超音波アレイを血管２０に対して平行となるように３軸位置決め機構２６に位置決めさせる。
【００２８】
上記超音波駆動制御回路３８は、電子制御装置３２からの指令に従って、上記超音波アレイを構成する一列に配列された多数個の超音波振動子のうち、その端から、一定数の超音波振動子群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、その放射毎の反射波を受信して電子制御装置３２へ入力させる。また、上記超音波アレイの放射面には、その超音波振動子の配列方向に直交する方向に超音波ビームを収束させるための音響レンズが設けられている。
【００２９】
電子制御装置３２は、上記超音波アレイにより検出された反射波に基づいて超音波断面画像を合成し、皮膚１８下における血管２０の横断面画像（短軸画像）を生成させ、或いは血管２０の縦断面画像（長軸画像）を生成させて、モニタ画面表示装置３４に表示させる。
【００３０】
上記超音波プローブ１２は、三次元空間内の所望の位置すなわち所定の位置において被検出体である生体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センサ保持装置１０に所望の姿勢で保持されるようになっている。上記超音波プローブ１２の先端部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。
【００３１】
上記センサ保持装置１０は、机、台座等に位置固定に設けられ、垂直な回動軸心Ｃ方向に形成された嵌合穴４０を備えた基台４２と、その嵌合穴４０内に相対回転可能に嵌合された嵌合軸４４を備え、基台４２に対して垂直な回動軸心Ｃまわりに回動可能に設けられた回動部材４６と、その回動部材４６に固定された第１固定リンク４８ａを含む４つのリンク４８ａ乃至４８ｄから成る第１リンク機構４８と、第１リンク機構４８の先端部に固定された第２固定リンク５０ａとして含む４つのリンク５０ａ乃至５０ｄから成る第２リンク機構５０と、この第２リンク機構５０の先端部において固定されて超音波プローブ１２を回曲自在に連結してそれを支持する自在継手５２と、操作レバー５４の非操作によって自在継手５２の回曲を常時固定し、操作レバー５４の操作にしたがって常時固定されていた回曲を許容すなわち固定状態を解放するストッパ装置５６とを備えている。
【００３２】
上記第１リンク機構４８は、互いに平行な１対の第１固定リンク４８ａおよび第１可動リンク４８ｂと、平行４辺形を構成するようにそれら１対の第１固定リンク４８ａおよび第１可動リンク４８ｂの両端部にそれぞれ回動可能に連結された互いに平行な１対の第１回動リンク４８ｃおよび４８ｄとを備え、その第１可動リンク４８ｂが回動軸心Ｃを含む面内で移動するように第１固定リンク４８ａが回動部材４６に固定されている。そして、この第１リンク機構４８には、上記第１可動リンク４８ｂに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させる第１付勢装置として機能する第１コイルスプリング４９が設けられている。この第１コイルスプリング４９は、第１回動リンク４８ｃと第１固定リンク４８ａとの連結点と、第１回動リンク４８ｄと第１可動リンク４８ｂとの連結点との間に張設されており、この第１コイルスプリング４９により発生させられている第１可動リンク４８ｂを上方へ引き上げる方向のモーメントと、第１可動リンク４８ｂに負荷される荷重により発生させられている第１可動リンク４８ｂを下方へ引き下げる方向のモーメントとが略相殺されるようになっている。
【００３３】
上記第２リンク機構５０は、互いに平行な１対の第２回動リンク５０ｃおよび５０ｄと、平行４辺形を構成するようにそれら一対の第２回動リンク５０ｃおよび５０ｄの両端部にそれぞれ回動可能に連結された１対の第２固定リンク５０ａおよび第２可動リンク５０ｂとを備え、その第２可動リンク５０ｂが回動軸心Ｃを含む面内で移動するようにその第２固定リンク５０ａが第１可動リンク４８ｂに略直交する姿勢で固定されている。そして、この第２リンク機構５０には、第２可動リンク５０ｂに負荷される荷重に抗する方向成分の推力を発生させる第２付勢装置として機能する第２コイルスプリング５１が設けられている。この第２コイルスプリング５１は、第２回動リンク５０ｃと第２固定リンク５０ａとの連結点と、第２回動リンク５０ｄと第１可動リンク５０ｂとの連結点との間に張設されており、この第２コイルスプリング５１により発生させられている第２可動リンク５０ｂを上方へ引き上げる方向のモーメントと、第２可動リンク５０ｂに負荷される荷重により発生させられている第２可動リンク５０ｂを下方へ引き下げる方向のモーメントとが略相殺されるようになっている。このような第１コイルスプリング４９および第２コイルスプリング５１の相殺作用により、超音波プローブ１２が三次元空間内の所望の位置に停止するか或いはゆっくりと下降する程度に保持され、血管２０を変形させない程度で超音波プローブ１２の先端部２４がゼリー等のカップリング剤を介して面接触状態で軽く密着させられるようになっている。
【００３４】
図２は、動脈判定装置３０の制御機能であって、電子制御装置３２によって実現される機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【００３５】
Ｒ波検出手段８０は、図１における心電誘導装置７８において測定された被検出体である生体１４の心臓活動電流の変化に関連した表皮電位を示す心電図（ＥＣＧ）から、心室の収縮を示す波形の特徴の一つであるＲ波を検出し、また、Ｒ波から次のＲ波までの間隔を算出する。
【００３６】
断面画像生成手段８２は、超音波アレイにより検出された反射波に基づいて超音波断面画像を合成し、皮膚１８下における血管２０の横断面画像（短軸画像）を生成し、或いは血管２０の縦断面画像（長軸画像）を生成して、モニタ画面表示装置３４に表示させる。
【００３７】
動脈判定手段８４は、後述する血管位置探索手段９４によって探索された血管の位置および大きさについての情報と、後述する輝度判定手段９２によって判定された高輝度領域についての情報をもとに、超音波断面画像中の管状構成物の像が動脈のものであるかの判定を行う。この判断は、たとえば、後述する血管位置探索手段９４により探索された超音波画像中における血管画像が、輝度判定手段９２において特定される輝度が一定の輝度よりも高い画素の集合する領域である高輝度領域内に存在するか否かの判断に基づいて行われ、血管画像が高輝度領域に存在する場合、その血管画像は動脈血管の画像であると判定する。
【００３８】
画像記憶手段８６は、断面画像生成手段８２により生成され、あるいは後述する輝度差分画像算出手段８８や画像積算手段９０において出力された複数の画像を、電子制御装置３２の所定記憶領域内に取り出し可能に記憶する。
【００３９】
輝度差分画像算出手段８８は、画像記憶手段８６に記憶された２枚の画像について、両画像において対応する画素ごとに両画像における輝度の差分の絶対値を算出し、その絶対値を各画素ごとの輝度とすることにより得られる画像を出力し、画像記憶手段８６に記憶させる。
【００４０】
画像積算手段９０は、複数の画像について、それら複数の画像において対応する画素ごとにそれら複数の画像の輝度を積算し、積算された値を各画素ごとの輝度とすることにより得られる一枚の画像として出力し、画像記憶手段８６に記憶させる。
【００４１】
輝度判定手段９２は、断面画像生成手段８２によって生成され、あるいは、輝度差分画像算出手段８８や画像積算手段９０によって加工された後に画像記憶手段８６に記憶された画像中の各画素について、その輝度が予め定められた一定の輝度以上の輝度を有するものかどうかを判定する。そして、一定以上の輝度を有する画素が集合している部分が存在するか否かについて判定し、存在する場合にはその部分を囲む領域（「高輝度領域」とも称する。）を設定する。このとき、判断に用いられる一定の輝度は、任意に定めることができる。
【００４２】
血管位置探索手段９４は、断面画像生成手段８２により生成され、あるいは輝度差分画像算出手段８８や画像積算手段９０において出力された画像中において、血管の像が有する特徴、たとえば、短軸画像であれば、血管の断面に相当する環状輪郭線を有する円環状の像があるか否かを判定し、あると判定したものを血管の像であるとして、その血管の位置、大きさ等を認識する。
【００４３】
画像マーク表示手段９６は、超音波断面画像をモニタ画面表示装置３４に表示する際に、画像中において強調したい部分などに、その画像にたとえば十字印や四角形などのマークを画像に併せて表示する。たとえば、複数の血管画像が含まれる超音波画像において、動脈血管の画像を囲む様に四角形を表示したり、動脈血管を表す円環状の画像の中心に十字を重ねて表示したりする。たとえば図４（ｉ）における四角の印２１ａや、図４（ｊ）の左上の血管画像に重ねて表示された十字の印２１ｂである。
【００４４】
図３は、心電図（ＥＣＧ）と動脈血管の直径の大きさを同一の時間軸上にて表した図である。すなわち、この図で表されるように、動脈血管は、心臓の拍動により脈動し、その直径の大きさが変化する。また、図４（ａ）〜（ｅ）各図は、図３における時刻ｔ１〜ｔｎの各時点における血管画像測定装置により得られた生体１４の皮膚１８下における血管２０の横断面画像の一例である。ここで、ｔ１〜ｔｎは予め一定間隔で定められた時刻である。
【００４５】
このとき、動脈の脈動は、心臓の拍動にともなって発生するものであるが、図３に示すように、動脈の脈動による動脈の径の大きさは、Ｒ波の発生から次のＲ波の発生までの心臓の一拍の周期Ｔｒのおよそ半分（Ｔｒ・１／２）の間に最小と最大の両方の状態をとるという知見にもとづき、Ｒ波の発生からその次のＲ波までの周期Ｔｒのおよそ半分（Ｔｒ・１／２）に相当するＴｇなる時間を予め設定し、動脈判定装置３０における断面画像生成手段８２による超音波画像の生成は、Ｒ波の発生からＴｇの間のみ行い、その後次のＲ波の発生までの間は超音波画像の生成を行わないようにすることができる。図３にこの作動のタイミングチャートを併せて示す。
【００４６】
このとき、図４（ａ）〜（ｅ）の各画像中左上の血管２０ａは時刻ごとにその径が変化している一方、右下の血管２０ｂは時刻によらずその径は一定となっている。これは、上述の様に、動脈血管が有する脈拍に同期して脈動するという性質が画像上に現れているためである。この性質により画像中左上の血管２０ａが動脈であると判別することができるのである。
【００４７】
図５は、上記の図４（ａ）〜（ｅ）のような、連続する超音波画像に基づいてその超音波画像中における血管画像のうち動脈の画像を選択する、動脈判定装置３０の作動を示すフローチャートである。図５において、まず、Ｒ波検出手段８０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、Ｒ波を検出するまで、ＳＡ２以降の実行が停止させられる。
【００４８】
断面画像生成手段８２および画像記憶手段８６に対応するＳＡ２では、最初の時刻、たとえばｔ１において、超音波プローブ１２からの超音波受信信号（血管２０からの超音波反射波）に基づいてその短軸画像が生成され、その画像が画像記憶手段８６に記憶される。このときの画像はたとえば、図４における（ａ）に相当する。なお、本フローチャートにおいては、本ステップＳＡ２および次のＳＡ３が超音波プローブに検出された生体の皮膚下の組織からの反射波信号に含まれる前記管状構成物の壁からの反射波に基づいて管壁信号を抽出する管壁抽出工程に相当し、続くＳＡ４以降が、管壁抽出工程によって得られた管壁信号に動脈の特徴が表れていることに基づいてその管壁からなる管状構成物が動脈血管であることを判定する動脈判定工程に相当する。
【００４９】
続くＳＡ３においては、続く時刻たとえばｔ２における画像が断面画像生成手段８２によって生成され、画像記憶手段８６に記憶される。このときの画像は、図４における（ｂ）に相当する。次いで輝度差分画像算出手段８８に対応するＳＡ４においては、直前に生成された２つの画像（ここでは時刻ｔ２における画像すなわち図４における（ｂ）と時刻ｔ１における画像すなわち図４における（ａ））の輝度の差分の絶対値が計算される。この結果得られる輝度差分画像は図４における（ｆ）に相当する。
【００５０】
画像積算手段９０に対応するＳＡ５においては、ＳＡ４によって算出された輝度差分画像が、今回より前にＳＡ５において算出された輝度差分画像があれば、すなわち、今回実行するＳＡ５が反復により２回目以降に実行されるものであれば、前回までの輝度差分画像に積算される。
【００５１】
ＳＡ６においては、図示しないタイマなどによって、時刻が、ＥＣＧのＲ波から次のＲ波までの各周期においてＴｇを経過しているかが判断される。ここで、Ｔｇは前述のとおり、心拍の周期の約１／２の時間であり、たとえば、Ｒ波検出手段８０により予め検出されたＲ波の間隔の平均から求められる。ＳＡ６においては、時刻が、その周期におけるＲ波からＴｇを経過していれば、ＳＡ６の判断が肯定され、その周期においては待機状態とさせられ、それ以上ＳＡ３〜ＳＡ５の作動を行わず、ＳＡ７へ進む。一方、時刻が、その周期においてＴｇを経過していなければ、ＳＡ６の判断が否定され、時刻が、その周期においてＴｇを経過するまでの間、ＳＡ３〜ＳＡ５の作動が繰り返される。すなわち、続いてＳＡ３において時刻ｔ３における画像が作成され（図４（ｃ）…（ｅ））、ＳＡ４において時刻ｔ３における画像とｔ２における画像の輝度差分画像が計算され（図４（ｇ）…（ｈ））、ＳＡ５において先に計算された輝度差分画像と積算され、これがその周期におけるＲ波発生からＴｇを経過するまで繰り返される。
【００５２】
ＳＡ７においては、たとえば図示しないタイマなどによって、ＳＡ３〜ＳＡ５の一連の作動が一定時間だけ反復されたか否かが判断される。ここで、一定時間とは後述するＳＡ９において動脈を判別できるのに十分な輝度差分画像が得られるまでの時間をいう。たとえば、時刻ｔｎが経過後に一定時間が経過するのであれば、時刻ｔｎが経過するまでの間はＳＡ７の判断が否定され、ＳＡ１〜ＳＡ６のステップが繰り返し実行される。すなわち、続いてＳＡ１において次の周期のＲ波の発生を待って、その周期についてＳＡ２〜ＳＡ６の一連の作動が実行され、これが時刻ｔｎまで繰り返される。一方、時刻ｔｎが経過した場合はＳＡ７における判断が肯定され、ＳＡ８に進む。ここで、この繰り返しを一定間隔で行うのであれば、十分な反復を行ったか否かは時刻ｔｎが経過したか否かではなく、ｎ回の画像の記憶を行ったか否かで判定することもできる。
【００５３】
輝度判定手段９２に対応するＳＡ８においては、ＳＡ５により積算された輝度差分画像において輝度が高い領域を設定する。ここで、輝度が高い領域とは、操作者が定めた一定の輝度を超える画素を囲む領域であり、たとえば、図４（ｉ）において四角で囲まれた領域２１ａである。
【００５４】
続く、血管位置探索手段９４および動脈判定手段８４に対応するＳＡ９においては、超音波断面画像中にある血管画像が動脈血管の画像として判定される。まず、血管位置探索手段９４により、最新の、たとえば時刻ｔｎにおける超音波断面画像中における血管画像が認識される（たとえば図４（ｅ））。続いて、動脈判定手段８４によって、それらの血管画像が、ＳＡ８において特定された輝度が高い領域内に存在するか否かについての判断を行う。その結果、血管画像が輝度が高い領域内に存在すると判断されれば、その血管画像は続くＳＡ１０において動脈血管の画像であると判定され、ＳＡ１１に移る。一方、血管画像のいずれもが輝度が高い領域内に存在しないと判断された場合は、その画像には動脈は存在しないと判断される。この場合、ＳＡ１１は実行する必要がないため、フローチャートはそのまま終了する。図４においては、時刻ｔｎにおける超音波断面画像である図４（ｅ）中において２本の血管画像が認識され、そのうちの左上の血管画像が、ＳＡ８において特定された輝度が高い領域である図４（ｉ）の四角で囲まれた領域に存在するとＳＡ９で判断され、ＳＡ１０においてその左上の血管画像は動脈血管の画像であると判定される。
【００５５】
続く画像マーク表示手段９６に対応するＳＡ１１においては、最新の、たとえば時刻ｔｎにおける超音波断面画像をモニタ画面表示装置３４に表示させる際に、ＳＡ１０において動脈であると判定された血管画像について、それが動脈である旨の表示を重ね合わせる。そして、本フローチャートは終了する。図４においては、ＳＡ１０において動脈血管の画像であると判定された図４（ｅ）中の左上の血管画像は、モニタ画面３４に表示される際に、図４（ｊ）にあるように、それが動脈血管の画像であることを示す十字のマーク２１ｂが重ねて表示されることとなる。
【００５６】
本実施例によれば、超音波画像中において好適に動脈が選択できる。また、その効果に加え、時刻Ｔｇ以降、次のＲ波までの残りの時間は、ＳＡ３〜ＳＡ５の作動、すなわち、画像生成・輝度差分画像算出・輝度差分画像積算の各作動を行わないことから、積算される輝度差分画像から体動や外来ノイズ等の影響を除くことが可能になるという利点と、その残りの時間に電子制御装置３２が上記動脈判定の作動以外の作動を行うことが可能であるという利点とが得られる。
【実施例２】
【００５７】
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において実施例相互間で共通する機能或いは構成の部分は同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
図６は、本実施例において用いられる押圧装置６８を介して超音波プローブ１２が取り付けられたセンサ保持装置１０を含む動脈判定装置３０を説明する正面図である。また、図７は、本実施例における動脈判定装置３０の制御機能であって、電子制御装置３２によって実現される機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図８は第３の実施例における動脈判定装置３０の作動を表すフローチャートであり、図９はその動脈判定装置３０のモニタ画面表示装置３４の各ステップにおける超音波断面画像を表す図である。
【００５９】
図８の押圧装置起動手段９８は、与えられた指示に応じて、押圧装置６８に取り付けられた超音波プローブ１２が生体１４の皮膚１８に押しつけられるように、また、その押しつけられた状態を維持するように、さらに、作動前の状態すなわち超音波プローブ１２が皮膚１８に押しつけられないものの皮膚下の血管が押しつぶされない程度に超音波プローブ１２が皮膚１８に密着している状態に戻すように押圧装置を作動させる。
【００６０】
図６の押圧装置６８は、図１において直接プローブ１２が取り付けられていた自在継手５２と超音波プローブ１２の間に取り付けられるものであって、自在継手５２に固定された本体部６８ａと、本体部に対してたとえば上下方向の一方向にのみ作動可能であって超音波プローブ１２と固定されたことにより超音波プローブ１２と一体となって動作するプローブ取付部６８ｂと、プローブ取付部６８ｂを下方向に押下することにより超音波プローブ１２が皮膚下に押圧を与えるために本体部６８ａに取り付けられた加圧部６８ｃと、その押圧が急激なものとなることを緩和するために本体部６８ａに取り付けられたダンパ６８ｄおよび、アクチュエータの制御部６８ｅから構成される。
【００６１】
ここで、加圧部６８ｃにはアクチュエータとしてたとえばモータや電磁石などが好適に用いられ、ダンパ６８ｄには、たとえばコイルスプリングなどが好適に用いられる。
【００６２】
加圧部６８ｃは、図７における押圧装置起動手段９８により制御部６８ｃを介して起動され、伸長することによりプローブ取付部６８ｂを押し下げることにより、プローブ取付部６８ｂに取り付けられた超音波プローブ１２の先端部２４を皮膚に押しつける。ここで、超音波プローブ１２の先端部２４が皮膚１８に与える押圧とは、断面画像生成手段により超音波プローブに検出される超音波の反射波に基づいて生成される断面画像内において、動脈以外の管が変形する程度の押圧である。なお、このとき、ダンパ６８ｄが存在することにより、急激にプローブ１２が皮膚に押しつけられたりたたきつけられたりすることはない。なお、押しつけられたプローブ１２は、押圧装置起動手段９８が解除されるまで、押し下げられた状態を保持するよう設計されている。
【００６３】
また、押圧装置起動手段９８が解除されることにより、加圧部６８ｃが収縮し、伸長前の状態に戻ることによりプローブ取付部６８ｂに取り付けられた超音波プローブ１２が押圧を加える前の位置である、血管２０を変形させない程度で超音波プローブ１２の先端部２４がゼリー等のカップリング剤を介して面接触状態で軽く密着させられるようになっている位置まで戻るようになっている。
【００６４】
本実施例において、断面画像生成手段８２は、押圧装置起動手段９８の起動前すなわち、超音波プローブ１２が皮膚１８に押しつけられることなく密着した状態と、押圧装置起動手段９８の起動中すなわち超音波プローブ１２が皮膚１８に押圧を与えている状態のそれぞれにおいて、これまでの実施例と同様に、超音波アレイにより検出された反射波に基づいて超音波断面画像を合成し、皮膚１８下における血管２０の横断面画像（短軸画像）を生成し、或いは血管２０の縦断面画像（長軸画像）を生成して、画像記憶手段８６に記憶させ、また、モニタ画面表示装置３４に表示させる。
【００６５】
押圧装置起動手段９８の起動前においては、超音波プローブ１２は皮膚１８下の血管２０を変形させない程度に皮膚１８に密着させられていることから、たとえば断面画像生成手段８２によって生成された短軸画像（図９（ａ））における皮膚下の血管２０は静脈（２０ｂ）であっても動脈（２０ａ）であっても真円に近い形状の画像となって表れる。一方、押圧装置起動手段９８の起動中においては、超音波プローブ１２は血管のうち静脈のみが押しつぶされて変形する程度の押圧で皮膚１８に押しつけられていることから、断面画像生成手段８２によって生成された短軸画像（同図（ｃ））において、皮膚下の血管のうち、静脈（２０ｂ）の画像はそれが押しつぶされた結果楕円形状の画像となって表れる一方、動脈（２０ａ）の画像は、その押圧では動脈は押しつぶされないことから、略円環状を保った画像となって表れることとなる。
【００６６】
輝度差分画像算出手段８８は、これまでの実施例同様、２枚の画像について、両画像において対応する画素ごとに両画像における輝度の差分の絶対値を算出し、その絶対値を各画素ごとの輝度とすることにより得られる画像を出力する。ここで上記２枚の画像とは、本実施例においては、押圧装置起動手段９８の起動前および起動中の画像中であり、これらの２枚の画像において、動脈２０ａの形状は略円環状で変化しないものの、静脈２０ｂの形状は押圧により円環状から楕円状に変化することから、これら２枚の画像の輝度の差分の絶対値を算出すると、動脈２０ａの血管画像についてはほぼゼロとなる一方、静脈２０ｂの血管画像については円環状の像と楕円状の像の両者の輝度が、両者が重なる部分を除き、それぞれ残ることとなる。従って輝度差分画像算出手段８８によって算出された輝度差分画像は図９（ｄ）のようになり、その断面形状がほぼ変化しなかった左上の動脈血管２０ａの画像はその輝度差分画像には表れず、断面形状が変化した右下の静脈血管２０ｂの画像は変形前後の形状が共に表れ、強調されて表示されることとなる。
【００６７】
本実施例においては、画像マーク表示手段９６は、断面画像生成手段８２が生成する２つの超音波画像のうち、最初に生成した画像、たとえば押圧装置９８の起動前に生成された超音波画像において血管位置探索手段９４によって血管の画像であると判断された血管画像のすべてについて、超音波画像がモニタ画面表示装置３４に表示される際に、それが血管の画像であることを示すたとえば十字などのマーク２１ｃ、２１ｄを重ねて表示する（図９（ｂ））。その後、後述する動脈判定手段８４により動脈でないと判定された血管の画像については先に付されたマーク２１ｄを消去する。このようにして、最終的に超音波画像がモニタ画面表示装置３４に表示される際には、動脈の血管画像についてのみマーク２１ｃが付されることにより、マークが付された血管画像２０ａが動脈の血管画像であることを表示することができる（図９（ｅ））。
【００６８】
動脈判定手段８４は、血管位置探索手段９４によって探索された血管の位置および大きさについての情報と、輝度判定手段９２によって判定された高輝度領域についての情報をもとに、超音波断面画像中の管状構成物の像が動脈のものであるかの判定を行う。たとえば、超音波断面画像において、血管位置探索手段９４によって血管の画像であると判断された血管画像のうち、輝度判定手段９２によって判定された高輝度領域内に存在する血管画像を動脈の血管画像でないとすることにより、残った血管画像を動脈の血管画像として判定する。なお、ここで静脈であると判断されるのではなく動脈でないと判断されるのは、超音波断面画像においてはまれにリンパ管の画像が入る場合があり、このリンパ管も押圧によって変形するためである。したがって、このような場合であっても、押圧によって変化しない血管画像を動脈と判断することについては問題がない。
【００６９】
図８は、本実施例における動脈判定装置３０の作動を表すフローチャートである。断面画像生成手段８２に対応するＳＢ１では、超音波プローブ１２からの超音波受信信号（血管２０からの超音波反射波）に基づいてその短軸画像が生成される。そして、その画像が画像記憶手段８６に記憶される。このときの超音波断面画像は図９の（ａ）に対応する。
【００７０】
続く、血管位置探索手段９４に対応するＳＢ２においては、画像記憶手段８６に記憶された超音波断面画像中における血管２０の像が探索され、その位置および本数の情報が画像記憶手段８６に画像と併せて記憶される。また、その超音波画像が画面表示手段によりモニタ画面表示装置３４に表示される際に、画像マーク表示手段９６によって画像上の血管の位置にマークが重ねて表示される。たとえば、図９の（ｂ）における＋印２１ｃ、２１ｄがそれである。なお、血管位置探索手段９４は、超音波断面画像中における血管の有する特徴、たとえば、短軸画像であれば、画像中の濃淡の境界線である輪郭線が円もしくは楕円状の曲線を示すものを血管と判断する方法により実現される。
【００７１】
続いて、押圧装置起動手段９８に対応するＳＢ３において、押圧装置６８が作動させられる。押圧装置６８は、プローブ本体を生体１４の皮膚１８に押しつける。そして、プローブ１２により皮膚が押圧がかけられた状態のまま、断面画像生成手段８２に対応するＳＢ４において再び超音波断面画像が生成され、画像記憶手段８６に記憶される。この時生成される画像が、たとえば図９の（ｃ）である。ここで、動脈である血管２０ａは静脈である血管２０ｂに比べ、動脈内圧がかかっている為押圧に対して変形しにくいという特性を有しているが、押圧装置６８によって加えられる押圧は静脈は押圧により変形するものの、動脈は変形しない程度の圧力となっている。
【００７２】
ＳＢ５においては、ＳＢ３において作動させられた押圧装置６８の作動が終了され、押圧が解除される。すなわち、上記超音波プローブ１２はプローブの先端部２４が被検出体である生体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まで戻される。これは、再度の断面画像生成に備えるためであり、また、被験者の苦痛を緩和するためである。
【００７３】
輝度差分画像算出手段８８に対応するＳＢ６においては、画像記憶手段８６に記憶された、押圧を加える前に生成された画像（図９（ａ））と押圧を加えた状態で生成された画像（図９（ｃ））の２画像の輝度の差分の絶対値が計算される。この輝度差分画像が画像記憶手段８６に保存される。
【００７４】
このとき、前述のように、押圧装置６８によって加えられる押圧は静脈は押圧により変形するものの、動脈は変形しない程度の圧力となっている。したがって、押圧を加える前に生成された画像（図９（ａ））と押圧を加えた状態で生成された画像（図９（ｃ））を比較すると、図９（ｃ）においては、動脈である左上の血管２０ａは断面がほぼ真円状態を保っている一方で、静脈である右下の血管２０ｂの断面は押圧により左右方向に広がった楕円形状に変形している。このため、輝度差分画像算出手段８８によって算出された輝度差分画像は図９（ｄ）のようになり、その断面形状がほぼ変化しなかった左上の動脈血管２０ａの画像はその輝度差分画像には表れず、断面形状が変化した右下の静脈血管２０ｂの画像は変形前後の形状が共に表れ、強調されて表示されることとなる。
【００７５】
続く輝度判定手段９２に対応するＳＢ７においては、ＳＢ６において得られた輝度差分画像において輝度が高い領域を特定する。ここで、輝度が高い領域とは、操作者が定めた一定の輝度を超える画素を囲む領域であり、たとえば、図９（ｄ）において四角で囲まれた領域２１ｅである。
【００７６】
動脈判定手段８４に対応するＳＢ８おいては、ＳＢ２において記憶された超音波断面画像における血管の位置および本数の情報をもとに、超音波画像中に存在する各血管について、それがＳＢ７で特定された高輝度領域２１ｅに存在するか否かについて判定される。そして、ＳＢ８の判断が否定された場合すなわち血管画像が高輝度領域外に存在する場合は、続くＳＢ９においてその血管が動脈であると判断され、ＳＢ１１に移る。一方、ＳＢ８の判断が肯定された場合すなわち血管画像が高輝度領域内に存在する場合は、ＳＢ９においてその血管が動脈でないと判断される。なお、ここで静脈であると判断されるのではなく動脈でないと判断されるのは、超音波断面画像においてはまれにリンパ管の画像が入る余地があり、このリンパ管も押圧によって変形するためである。したがって、このような場合であっても、押圧によって変化しない血管画像を動脈と判断することについては問題がない。この場合続く画像マーク表示手段に対応するＳＢ１０において、ＳＢ２においてなされたマークが除去される。
【００７７】
続くＳＢ１１においては、ＳＢ８〜ＳＢ１０のステップが超音波断面画像中のすべての血管画像について行われたかが判定される。その結果、すべての血管画像について行われた場合はＳＢ１１の判断が肯定され、フローチャートは終了する。一方、すべての血管画像について行われていない場合、ＳＢ８〜ＳＢ１０のステップがすべての血管画像について行われるまで繰り返される。
【００７８】
以上のステップが行われた結果、フローチャート終了時に図示しないモニタ画面表示装置３４には、ＳＢ２ですべての血管画像に付されていたマーク２１ｃ、２１ｄのうち、静脈についてのマーク２１ｄはＳＢ１０において除去され、フローチャート終了時には動脈血管の画像についてのみマーク２１ｃが付されて表示されることとなる。たとえば、図９（ｅ）のような画像が得られる。
【００７９】
本実施例によれば、動脈判定手段８４は、超音波プローブ１２を測定部分に押圧を与えることによっても超音波断面画像中における径が変化しない管を、押圧を与える前後に断面画像生成手段８２により生成される断面画像内において検出することにより動脈と判定するので、好適に断面画像中の動脈を検出できる。
【実施例３】
【００８０】
続いて第３の実施例である図１の電子制御装置３２の他の制御例について説明する。図１０は、本実施例における動脈判定装置３０の制御機能であって、電子制御装置３２によって実現される機能の要部を説明する機能ブロック線図である。また、図１１は第４の実施例における動脈判定装置３０の作動を表すフローチャートであり、図１２はその動脈選択手段の各ステップにおける超音波断面画像を表す図である。
【００８１】
図１０における輝度探索経路設定手段１００は、超音波断面画像中における血管位置探索手段９４で探索された各血管画像に対し、画像中の画素の輝度を調べるための経路を設定する。その経路は、画像中において、一本の血管の像を直径方向に横断し、他の血管の像を横切ることがないような直線として設定される。たとえば図１２（ｂ）左図においては、超音波画像中に存在する２本の血管２０ａ、２０ｂについて、それぞれ、Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂなる経路が設定される。
【００８２】
輝度判定手段９２は、断面画像生成手段８２において得られた超音波画像の輝度が輝度探索経路設定手段１００によって設定された経路に沿って調べられる。たとえば、図１２（ｂ）左図のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂのそれぞれに沿ってその経路上にある画素の輝度を調べ、その結果を縦軸に経路上の位置、横向きに輝度をとり、それらを曲線で結んだものが図１２（ｂ）右図のようになる。
【００８３】
動脈判定手段８４は、後述する輝度探索経路設定手段１００において設定された経路に沿って超音波断面画像の輝度を調べ、その輝度のピークが生じた回数によって、超音波断面画像中の管状構成物の像が動脈のものであるかの判定を行う。
【００８４】
たとえば、動脈判定手段８４は次のような作動を行う。すなわち、輝度探索経路設定手段１００が設定した経路に沿って輝度判定手段９２が画像上の画素の輝度を調べた結果得られる輝度の分布を表す曲線（図１２（ｂ）右図）が、何回のピークを有しているかを調べる。そして、ピークの回数が３回以上４回以下であれば、その血管は動脈であるとの判断をし、ピークの回数が３回未満もしくは５回以上であれば、その血管は動脈でないと判断する。したがって、図１２（ｂ）における血管２０ａは、その画像についてＡ−Ａ間で表される経路にそって輝度を調べた結果、輝度のピークが４回表れているため、動脈であると判断される。一方、血管２０ｂは、その画像についてＢ−Ｂ間で表される経路に沿って輝度を調べた結果、輝度のピークが２回しかなく、動脈でないと判断される。
【００８５】
これは、超音波断面画像においては、静脈の像については、その内膜は薄いので、外膜の反射信号に重なってしまい、結果的に内膜は画像に表れないことが多いため、その径方向に見ればピークは２回である一方、動脈の画像においては、その内膜２０ａ’も画像に現れるため、動脈の像を径方向に解析すれば、血管の外側から、外膜の像、内膜の像、内膜の像、外膜の像と４つの像が現れる、すなわち、輝度としては４回のピークがあるためである。また、輝度のピークが３回であっても動脈と判断するのは、動脈の内膜の像については、その両方がまれに超音波画像中に現れないことがあり、必ずしも４回のピークがあるわけではない一方、一般的に静脈の内膜の像は超音波画像中に表れることは少ないため、そのピークは２回であることによるものである。したがって、図１２（ｃ）における血管２０ａはその画像についてＡ−Ａ間で表される経路にそって輝度を調べた結果、輝度のピークが３回表れているため、動脈であると判断される。
【００８６】
画像マーク表示手段９６は、動脈判定手段８４による判定の結果、動脈であると判断された血管の像について、超音波断面画像中におけるその血管の像に、それが動脈であることを示すマークを付する。そのマークはモニタ画面表示装置３４に超音波断面画像を表示する際に、血管画像と重ね合わされて表示されるなどの方法により、超音波断面画像における血管画像のうち、動脈画像であることを表示するものであり、たとえば図１２（ｄ）における十字２１ｅのように表示される。
【００８７】
図１１は本実施例における動脈判定装置３０の作動を表すフローチャートである。断面画像生成手段８０に対応するＳＣ１においては、超音波プローブ１２からの超音波受信信号（血管２０からの超音波反射波）に基づいて短軸画像が生成される。そして、その画像が画像記憶手段８６に記憶される。これは図１２（ａ）に対応する。
【００８８】
続く血管位置探索手段９４に対応するＳＣ２においては、ＳＣ１において得られた超音波画像において、血管位置探索手段により血管の本数および各血管の位置、大きさなどが探索され、画像記憶手段８６にその超音波画像と併せて記憶される。
【００８９】
輝度探索経路設定手段１００に対応するＳＣ３においては、ＳＣ２で探索された各血管に対し、輝度を調べるための経路が設定される。その経路は、画像中において、一本の血管の像を直径方向に横断し、他の血管の像を横切ることがないような直線として設定される。たとえば図１２（ｂ）左図においては、超音波画像中に存在する２本の血管２０ａ、２０ｂについて、それぞれ、Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂなる経路が設定される。
【００９０】
輝度判定手段９２に対応するＳＣ４においては、ＳＣ１において得られた超音波画像の輝度がＳＣ３において設定された経路に沿って調べられる。たとえば、図１２（ｂ）左図のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂのそれぞれに沿って輝度の分布を調べたものが図１２（ｂ）右図のようになる。
【００９１】
続くＳＣ５〜ＳＣ８は動脈判定手段８４に対応する。まず、ＳＣ５においては、ＳＣ３において調べられた経路に沿った輝度の分布が、何回のピークを有しているかを調べる。そして、ＳＣ６およびＳＣ７において、ピークの回数が３回以上４回以下であるか否かの判断がなされる。その結果、ピークの回数が３回以上４回以下であれば、ＳＣ８においてその血管は動脈であるとの判断がなされ、ＳＣ９に進む。一方、ピークの回数が３回以上４回以下であれば、その血管は動脈でないと判断され、ＳＣ１０に進む。
【００９２】
画像マーク表示手段９６に対応するＳＣ９においては、ＳＣ５〜ＳＣ８の結果、動脈であると判断された血管の像について、超音波断面画像中におけるその血管の像に、それが動脈であることを示すマークを付する。そのマークはモニタ画面表示装置３４に超音波断面画像を表示する際に、血管画像と重ね合わされて表示されるなどの方法により、超音波断面画像における血管画像のうち、動脈画像であることを表示するものであり、たとえば図１２（ｄ）における十字２１ｅのように表示される。
【００９３】
ＳＣ１０においては、ＳＣ２において認識された超音波断面画像中のすべての血管の画像に対してＳＣ３〜ＳＣ９の作動を行ったかについて判断がなされる。すなわち、すべての血管についての作動を行っていない場合はすべての血管について行われるまでＳＣ３〜ＳＣ９の作動が繰り返しおこなわれる。一方、画像中のすべての血管の像に対して作動が行われた場合、フローチャートは終了する。
【００９４】
本実施例によれば、動脈判定手段３０は、超音波断面画像中における血管の内膜の有無を判別することにより動脈を選択するので、好適に断面画像中の動脈を検出できる。
【実施例４】
【００９５】
つづいて、本発明の別の実施態様について説明する。本実施態様においては、機器構成は先の実施例１乃至３と同じく図１または図６に示すものであるが、必ずしも血管を画像として表示するための装置を必要としない点において異なる。したがって、本発明に係る動脈判定装置３０と連携する装置たとえば血管内皮機能検査装置などに動脈の位置および大きさについての情報を伝達できればよい場合などに有効である。すなわち、本実施例以降においては、電子制御装置３２は、超音波アレイにより検出された反射波について、超音波の放射からの経過時間ごとの反射波信号の強度をもとに、必ずしも断面画像を生成することなく、動脈判定手段を実現する。
【００９６】
図１３は、本実施例における動脈判定装置３０の制御機能であって、電子制御装置３２によって実現される機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【００９７】
反射波信号算出手段１０２は、超音波プローブ１２の先端部２４の超音波アレイより検出された反射波に基づいて超音波の放射からの経過時間ごとの反射波の強度からなる反射波信号を算出する。
【００９８】
反射波信号記憶手段１０４は、電子制御装置３２の所定記憶領域内に、反射波信号算出手段１０２により算出され、あるいは後述する管壁信号抽出手段１０８において出力された複数の信号を取り出し可能に記憶する。
【００９９】
管壁信号抽出手段１０８は、反射波信号算出手段１０２により算出され、反射波信号記憶手段１０４に記憶された反射波信号に含まれる、管状構成物の壁により反射したと考えられる管壁信号を抽出し、超音波を発してからその反射波を検出するまでの時間から、皮膚１８からその管壁までの深さを算出し、反射波信号記憶手段１０４に記憶させる。
【０１００】
血管位置算出手段１０６は、反射波信号算出手段１０２により算出された反射波信号と、それをもとに管壁信号抽出手段１０８により抽出された管壁信号についての情報を反射波信号記憶手段１０４から取り出し、それらの情報から血管２０の大きさや、存在する位置を算出する。
【０１０１】
動脈判定手段８４は、血管位置算出手段１０６によってその位置および大きさが各時刻ごとに算出される各血管について、血管位置算出手段１０６により算出された血管の大きさについての情報から、同一の血管について時刻の経過によってその径が変化しているか、すなわち脈動をしているかの判定を行う。そして、血管が脈動していると判定すれば、このことよりその血管が動脈であると判別する。
【０１０２】
図１４は、本実施例における動脈判定装置３０の作動を概念的に示した図である。ここで、（ａ）においては、プローブ１２から生体１４の上腕１６の皮膚１８下に対し超音波ビームが放射される。続いて、（ｂ）に示すように、放射された超音波ビームは皮膚１８下にある血管２０の管壁によりその一部が反射され、プローブ１２により検知される。また、他の一部の超音波ビームはそのまま血管２０の内部に入り、血管の内部から外部に通り抜けようとする際に、血管の壁部である管壁によりその一部は反射され、プローブ１２により検知される。なお、このとき、皮膚下の血管以外の構成物によっても、超音波ビームの反射波を生じることとなる。また、生体を構成する組織の超音波の伝播速度は略一定と考えられることから、超音波を放射してからその反射波を検知するまでの時間は、皮膚１８から反射を生じた血管２０の管壁までの深度すなわち距離に比例することとなる。
【０１０３】
このようにして生じた反射波が、プローブ１２における各探触子ごとに検知され、反射波信号算出手段１０２により反射波信号として算出される。そしてその反射波信号は、反射波信号記憶手段１０４に記憶され、また管壁信号抽出手段１０８により、その反射波信号のうち、管壁によって生じたと考えられる管壁信号のみが抽出され、再度反射波信号記憶手段１０４に記憶される。これが図１４（ｃ）に相当する。このとき、波形は縦軸（下向き）が超音波放射時からの経過時間を示す時間軸であり、これは皮膚１８下の構成物の超音波伝播速度が略同一と考えられるため、同時にプローブ位置から皮膚下の深度を示すものでもある。また、横軸（右向き）が反射波信号の強度を示すものである。
【０１０４】
さらに、管壁信号抽出手段１０８により皮膚下の血管以外の構成物によって生じた反射波を除去するなどの処理がされた反射波信号から、血管位置算出手段１０６により、血管の存在する位置・大きさなどが算出される。このようにして、生体１４の皮膚１８下における血管２０の位置を算出することができる。
【０１０５】
そして、図１４（ｄ）は、血管位置算出手段１０６が、その管壁信号の存在した座標をもとに、血管の位置を算出する例である。血管の位置および大きさは、たとえば、超音波ビームを放射した時刻から反射波信号中から抽出された管壁信号の発生した時刻までの時間から求められる管壁の存在する位置の皮膚からの深度とプローブの各探触子の位置の関係を二次元平面上に座標化するようにして各点を直線で結び、あるいは円弧状に曲線近似することで結ぶことにより得られるものである。同図（ｄ）における実線は管壁信号の存在した座標を単に直線で結ぶことにより算出された血管の位置および大きさであり、破線は、管壁信号の存在した座標をすべて通るような円で結ぶことにより算出された血管の位置および大きさである。なお、このとき、管壁信号抽出手段１０８によって管壁信号であるとされた信号に対応する座標であっても、血管の位置および大きさを算出するにあたって明らかに誤りであると考えられるものについては、それを含めずに血管の位置および大きさを算出することもできる。
【０１０６】
図１７（ａ）〜（ｅ）における右側の各図は、図３における時刻ｔ１〜ｔｎの各時点における反射波信号算出手段１０２によって得られた生体１４の皮膚１８下における血管２０を含む反射波信号の一例である。これらの図においては、（ａ）〜（ｅ）の各左図の上辺にプローブ１２を設置している。反射波信号算出手段１０２によっては、図１４（ｃ）のように、プローブ１２における各探触子ごとに反射波信号が得られている。しかしながら、前記血管位置算出手段１０６により血管の位置が算出された結果、管壁信号の間隔が最も広い部位、すなわち、血管の直径を超音波が横切る部分の反射波信号、たとえば図１４（ｃ）の太線で描かれた反射波信号にのみ着目することによって、動脈判定手段を実行することが可能である。なお、図１４（ｃ）における反射波信号を表す波形は、縦軸（下向き）が超音波放射時からの経過時間あるいはプローブ位置から皮膚下の深度を示し、横軸（右向き）が反射波信号の強度を示す。一方、図１７（ａ）〜（ｅ）各図左側の図は、これら各時点の、血管内部の様子を模式的に示したものである。
【０１０７】
このとき、時刻ｔ１〜ｔｎにおける血管２０ａについての管壁信号の間隔ｄａ１〜ｄａｎは、時刻が経過するのに伴い変化している一方、血管２０ｂについての管壁信号の間隔ｄｂ１〜ｄｂｎは、時刻の経過によって変化していない。これは、、図１７（ａ）〜（ｅ）の各左側の図で示される様に、動脈血管は心拍に同期して脈動するという性質を有するためである。
【０１０８】
上述のように、動脈の脈動は、心臓の拍動にともなって発生するものであるが、図３に示すように、動脈の脈動による動脈の径の大きさは、Ｒ波の発生から次のＲ波の発生までの心臓の一拍の周期Ｔｒのおよそ半分（Ｔｒ・１／２）の間に最小と最大の両方の状態をとるという知見にもとづき、Ｒ波の発生からその次のＲ波までの周期Ｔｒのおよそ半分（Ｔｒ・１／２）に相当するＴｇなる時間を予め設定し、動脈判定装置３０における反射波信号算出手段１０２による反射波信号の算出は、Ｒ波の発生からＴｇの間のみ行い、その後次のＲ波の発生までの間は超音波画像の生成を行わないようにするものである。図３に示された作動のタイミングチャートは、本実施例においても適用される。
【０１０９】
以下、図１５のフローチャートに沿って本実施例に係る動脈判定装置３０の作動を説明する。まず、Ｒ波検出手段８０に対応するＳＤ１において、Ｒ波を検出するまで、次のＳＤ２以降の実行が停止させられる。
【０１１０】
次に反射波信号算出手段１０２および反射波信号記憶手段１０４に対応するＳＤ２において、Ｒ波検出後の時刻ｔ１において、超音波プローブ１２からの超音波受信信号（血管２０からの超音波反射波）に基づいてその反射波信号が算出される。そして、その反射波信号が記憶される。
【０１１１】
続くＳＤ３においては、図１６の血管位置算出ルーチンが実行される。図１６において、管壁信号抽出手段１０８に対応するＳＥ１では、反射波信号記憶手段１０４に記憶された各プローブの探触子ごとの反射波信号中において管壁信号、すなわち管壁による反射波によるものと思われる信号が抽出され、反射波信号記憶手段１０４に記憶される。これにより、皮膚下の構成物中、血管以外の構成物を考慮しないこととなる。
【０１１２】
さらに、続く血管位置算出手段１０６に相当するＳＥ２では、ＳＥ１において抽出された各プローブの探触子ごとの管壁信号をもとに、生体１４の皮膚１８下の組織において、血管２０がどの位置にどのくらいの大きさで存在しているかが算出され、反射波信号記憶手段１０４に記憶される。このとき、血管の位置および大きさは、たとえば、反射波信号中から抽出された管壁信号の発生した時刻から求められる管壁の存在する位置の皮膚からの深度とプローブの各探触子の位置の関係を二次元平面上に座標化するようにして各点を直線で結び、あるいは円弧状に曲線近似することで結ぶことにより得られるものである。たとえば、図１４（ｃ）は、反射波信号中から抽出された管壁信号をプローブの各探触子の位置ごとに表したものであり、縦軸（下向き）に皮膚１８からの深度を、横軸（右向き）に反射波信号中における管壁信号の強度を表したものである。そして、図１４（ｄ）は、それらの管壁信号の存在した座標をもとに、血管の位置を算出する例であり、同図における実線は管壁信号の存在した座標を単に直線で結ぶことにより算出された血管の位置および大きさであり、破線は、それらの座標をすべて通るような円で結ぶことにより算出された血管の位置および大きさである。なお、このとき、管壁信号であると思われた座標であっても、血管の位置および大きさを算出するにあたって明らかに誤りであると考えられるものについては、それを含めずに血管の位置および大きさを算出することもできる。
【０１１３】
血管位置算出ルーチンが終了すると、ＳＤ４に移る。ＳＤ４においては、図示しないタイマなどによって、時刻が、ＥＣＧのＲ波から次のＲ波までの各周期においてＴｇを経過しているかが判断される。ここで、Ｔｇは前述のとおり、心拍の周期の約１／２の時間であり、たとえば、Ｒ波検出手段８０により検出されたＲ波の間隔の平均から求められる。ＳＤ４においては、時刻がその周期におけるＲ波からＴｇを経過していれば、ＳＤ４の判断が肯定されその周期においては待機状態とさせられ、それ以上ＳＤ２〜ＳＤ３の作動を行わずＳＤ５へ進む。一方、時刻が、その周期においてＴｇを経過していなければ、ＳＤ４の判断が否定され、時刻が、その周期においてＴｇを経過するまでの間、ＳＤ２〜ＳＤ３の作動が繰り返される。
【０１１４】
ＳＤ５においては、たとえば図示しないタイマなどによって、ＳＤ２〜ＳＤ３の一連の作動が一定時間だけ反復されたか否かが判断される。ここで、一定時間とは後述するＳＤ７において動脈を判別できるのに十分な反射波信号が得られるまでの時間をいう。たとえば、時刻ｔｎが経過後に一定時間が経過するのであれば、時刻ｔｎが経過するまでの間はＳＤ５の判断が否定され、ＳＤ１〜ＳＤ３のステップが繰り返し実行される。すなわち、続いてＳＤ１において次の周期のＲ波の発生を待って、その周期についてＳＤ２〜ＳＤ３の一連の作動が実行され、これが時刻ｔｎまで繰り返される。一方、時刻ｔｎが経過した場合はＳＤ５における判断が肯定され、ＳＤ６に進む。ここで、この繰り返しを一定間隔で行うのであれば、十分な反復を行ったか否かは時刻ｔｎが経過したか否かではなく、ｎ回の反射波信号の算出を行ったか否かで判定することもできる。
【０１１５】
続くＳＤ６〜ＳＤ９は動脈判定手段８４に対応する。まずＳＤ６においては、ＳＤ２が一定時間反復されることにより反射波信号記憶手段１０４に記憶された反射波信号において、ＳＤ３で実行されたＳＥ２によって算出された血管の中から一の血管が選択される。そして、続くＳＤ７において、ＳＤ６で選択された一の血管について、その血管が脈動しているかが時刻の経過と共にその径が変化しているかによって判定される。たとえば、上記一の血管の各時刻における血管の直径を表していると思われる管壁信号の間隔が時刻の経過と共に変化してるか否かを測定することなどによって判断される。すなわち、図１７（ａ）〜（ｅ）の各右図において、ＳＤ６において血管２０ａが選択され、ＳＥ７においてその血管２０ａの管壁信号の間隔であるｄａ１〜ｄａｎが時間の経過と共に変化しているか否かが判定される。
【０１１６】
その結果、ＳＤ７において上記一の血管２０ａが脈動していると判断されれば続くＳＤ８において上記一の血管は動脈であると判定され、ＳＤ７において脈動していないと判断されればＳＤ８において上記一の血管は動脈でないと判断される。たとえば、図１７（ａ）〜（ｅ）の各右図において、ｄａ１〜ｄａｎの間隔は時間の経過と共に変化しているので、血管２０ａは動脈であると判断される。
【０１１７】
続くＳＤ９においては、ＳＤ６〜ＳＤ８のステップが、ＳＤ３において算出されたすべての血管について実行されたかが判断される。すなわち、ＳＤ９の判断が肯定されるまで、すなわちＳＤ３において算出されたすべての血管について実行されるまでＳＤ６〜ＳＤ８のステップが繰り返され、すべての血管について実行された後、本フローチャートは終了する。すなわち、図１７（ａ）〜（ｅ）の各右図においては、血管２０ａについてＳＤ８が実行され、動脈であると判断された後、血管２０ｂについてはまだＳＤ６〜ＳＤ８が実行されていないため、ＳＤ９の判断が否定され、ＳＤ６に移る。そして、そのＳＤ６において血管２０ｂが選択され、ＳＤ７およびＳＤ８が実行される。このときＳＤ７においては、図１７（ａ）〜（ｅ）の各右図において、血管２０ｂの管壁信号の間隔であるｄｂ１〜ｄｂｎは時間の経過と共に変化していないので、ＳＤ８において血管２０ｂは動脈でないと判断される。そして、再度のＳＤ９の判断においては、２０ａ，２０ｂの血管についてＳＤ６〜ＳＤ８を終了しており、かつ、他に血管は存在していないため、その判断が肯定され本フローチャートは終了する。なお、前述のように、図１７（ａ）〜（ｅ）の各右図においては、反射波信号のうち、血管位置算出手段１０６により血管の位置が算出された結果、管壁信号の間隔が最も広い部位、すなわち、血管の直径を超音波が横切る部分の反射波信号にのみ記載している
【０１１８】
本実施例によれば、反射波信号における管壁信号が、動脈の有する特性である脈動により変化させられるという特徴を利用し、かつ一定時間継続してその特徴を検出することにより動脈を判定するので、好適に皮膚下における動脈を選択できるという点に加え、Ｒ波の発生からＴｇを経過した後、次のＲ波までの残りの時間は、ＳＤ２〜ＳＤ３の作動、すなわち、反射波信号算出・血管位置算出の各作動を行わないことから、その間における体動や外来ノイズ等の影響を除くことが可能になるという利点に加え、上記残りの時間に電子制御装置３２が動脈判定の作動以外の作動を行うことが可能であるという利点がある。
【実施例５】
【０１１９】
続いて第５の実施例について説明する。図１８は、本実施例における動脈判定装置３０の制御機能であって、電子制御装置３２によって実現される機能の要部を説明する機能ブロック線図である。また、図１９は第５の実施例における動脈判定装置３０の作動を表すフローチャートであり、図２０はその動脈判定装置３０の作動原理を説明する図である。
【０１２０】
図１８において、反射波信号算出手段１０２は、押圧装置起動手段９８が押圧装置を起動しプローブ１２が生体１４の皮膚１８に押しつけられる前と押しつけられている最中の両方の状態においてそれぞれ、超音波プローブ１２の先端部２４の超音波アレイより検出された反射波に基づいて超音波の放射からの経過時間ごとの反射波の強度からなる反射波信号を算出する。
【０１２１】
押圧装置起動手段９８は、与えられた指示に応じて、押圧装置６８に取り付けられた超音波プローブ１２が生体１４の皮膚１８に押しつけられるように、また、その押しつけられた状態を維持するように、さらに、作動前の状態すなわち超音波プローブ１２が皮膚１８に押しつけられないものの皮膚下の血管が押しつぶされない程度に超音波プローブ１２が皮膚１８に密着している状態に戻すように押圧装置を作動させる。
【０１２２】
本実施例においては、動脈判定手段８４は、プローブ１２の接触している皮膚下に存在する血管のうち、脈動するものを動脈と判断する。血管が脈動しているか否かは、血管位置算出手段１０６により算出された血管の大きさ、すなわち、その血管の管壁信号の間隔が時間と共に変化しているか否かで判断する。
【０１２３】
図１９において、反射波信号算出手段１０２に対応するＳＦ１においては、超音波プローブ１２からの超音波受信信号（血管２０からの超音波反射波）に基づいてその反射波信号が算出される。そして、上記反射波信号が反射波信号記憶手段１０４により記憶される。
【０１２４】
続くＳＦ２においては、図１６の血管位置算出ルーチンが実行される。図１６において、管壁信号抽出手段１０８に相当するＳＥ１では、反射波信号記憶手段１０４に記憶された各プローブの探触子ごとの反射波信号中において管壁信号、すなわち管壁による反射波によるものと思われる信号が抽出され、反射波信号記憶手段１０４に記憶させる。これにより、皮膚下の構成物中、血管以外の構成物を考慮しないこととなる。
【０１２５】
さらに、続く血管位置算出手段１０６に相当するＳＥ２では、ＳＥ１において抽出された各プローブの探触子ごとの管壁信号をもとに、生体１４の皮膚１８下の組織において、血管２０がどの位置にどのくらいの大きさで存在しているかが算出され、反射波信号記憶手段１０４に記憶される。このとき、血管の位置および大きさは、たとえば、反射波信号中から抽出された管壁信号の発生した時刻から求められる管壁の存在する位置の皮膚からの深度とプローブの各探触子の位置の関係を二次元平面上に座標化するようにして各点を直線で結び、あるいは円弧状に曲線近似することで結ぶことにより得られるものである。たとえば、図１４（ｃ）は、反射波信号中から抽出された管壁信号をプローブの各探触子の位置ごとに表したものであり、縦軸（下向き）に皮膚１８からの深度を、横軸（右向き）に反射波信号中における管壁信号の強度を表したものである。そして、図１４（ｄ）は、それらの管壁信号の存在した座標をもとに、血管の位置を算出する例であり、同図における実線は管壁信号の存在した座標を単に直線で結ぶことにより算出された血管の位置および大きさであり、破線は、それらの座標をすべて通るような円で結ぶことにより算出された血管の位置および大きさである。なお、このとき、管壁信号であると思われた座標であっても、血管の位置および大きさを算出するにあたって明らかに誤りであると考えられるものについては、それを含めずに血管の位置および大きさを算出することもできる。
【０１２６】
押圧装置起動手段９８に対応するＳＦ３においては、押圧装置６８が起動される。押圧装置６８は、プローブ本体を生体１４の皮膚１８に押しつける。そして、プローブ１２により皮膚が押圧がかけられた状態のまま、反射波信号算出手段１０２に対応するＳＦ４において反射波信号が算出され、反射波信号記憶手段１０４に記憶される。ここで、動脈である血管２０ａは静脈である血管２０ｂに比べ、動脈内圧がかかっている為押圧に対して変形しにくいという特性を有しているが、押圧装置６８によって加えられる押圧は静脈は押圧により変形するものの、動脈は変形しない程度の圧力となっている。
【０１２７】
続くＳＦ５においては、ＳＦ４において押圧中に生成された反射波信号について、図１６の血管位置算出ルーチンが実行される。この結果、押圧中において、生体１４の皮膚１８下の組織に血管２０がどの位置にどのくらいの大きさで存在しているかが算出され、反射波信号記憶手段１０４に記憶される。
【０１２８】
このとき、前述のように、押圧装置６８によって加えられる押圧は静脈は押圧により変形するものの、動脈は変形しない程度の圧力となっている。したがって、押圧を加える前の皮膚下を模式的に表した図（図２０（ａ））と押圧中の皮膚下の組織（図２０（ｂ））を比較すると、図２０（ｂ）においては、動脈である左上の血管２０ａは断面がほぼ真円状態を保っている一方で、静脈である右下の血管２０ｂの断面は押圧により左右方向に広がった楕円形状に変形している。このため、図２０（ａ）の右図で表される押圧前の反射波信号から得られる管壁信号と、図２０（ｂ）の右図で表される押圧中の反射波信号から得られる管壁信号を比較すると、動脈である左上の血管の管壁信号は押圧前と押圧中でその間隔が変化しない一方で、静脈である右下の血管の管壁信号は押圧前の間隔にくらべて、押圧中の間隔は狭くなる。
【０１２９】
押圧装置起動手段９８に対応するＳＦ６においては、ＳＦ３において起動された押圧装置起動手段９８が解除され、押圧装置の作動が終了する。すなわち、上記超音波プローブ１２はプローブの先端部２４が被検出体である生体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まで戻されるのである。これは、再度の反射波信号の算出に備えるためであり、また、被験者の苦痛を緩和するためである。
【０１３０】
続くＳＦ７〜ＳＦ１０は、動脈判定手段８４に対応する。ＳＦ７においては、押圧前と押圧中に記憶された反射波信号において、対応する一の血管が選択される。そして、続くＳＦ８において、ＳＦ７で選択されたその一の血管について、押圧前と押圧中でその径が変化しているか否かが判定される。たとえば、上記一の血管の押圧前と押圧中の血管の直径を表していると思われる管壁信号の間隔が変化してるか否かを測定することなどによって判断される。その結果、上記一の血管が押圧前と押圧中でその血管の直径変化していると判断されればＳＦ９において上記一の血管は動脈でないと判定され、血管の直径変化していないと判断されればＳＦ９において上記一の血管は動脈であると判断される。
【０１３１】
たとえば、図２０（ａ）、（ｂ）の各右図において、まずＳＦ７において血管２０ａを選択し、ＳＦ８において管壁信号の間隔であるｄａ１およびｄａ２の大きさが押圧前と押圧中で変化しているか否かを測定する。その結果、ｄａ１およびｄａ２の間隔が押圧前と押圧中で変化していないので、ＳＦ９において血管２０ａは動脈であると判断される。
【０１３２】
続くＳＦ１０においては、ＳＦ７乃至ＳＦ９のステップが、押圧前と押圧中の反射波信号中において算出されたすべての血管について実行されたかが判断される。すなわち、押圧前と押圧中の反射波信号中において算出されたすべての血管について実行されるまで、ＳＦ７乃至ＳＦ９のステップが繰り返され、すべての血管について実行された後、本フローチャートは終了する。
【０１３３】
たとえば、図２０（ａ）、（ｂ）の各右図においては、血管２０ａについてＳＦ７〜ＳＦ９が実行された後、血管２０ｂについてはまだＳＦ７〜ＳＦ９が実行されていないため、ＳＦ１０の判断が否定され、ＳＦ７に移る。そして、そのＳＦ７において血管２０ｂが選択され、血管２０ｂについてＳＦ７〜ＳＦ９が実行される。このとき、図２０（ａ）、（ｂ）の各右図において、ｄｂ１とｄｂ２の間隔は押圧前と押圧中では変化していることから、ＳＦ８において押圧によりつぶれたと判定され、ＳＦ９において血管２０ｂは動脈でないと判断される。そして、再度のＳＦ１０の判断において、２０ａ、２０ｂの血管についてＳＦ７〜ＳＦ９が終了しており、かつ、他に血管がないためフローチャートは終了する。なお、図２０（ａ）、（ｂ）の各右図においても、反射波信号のうち、血管位置算出手段１０６により血管の位置が算出された結果、管壁信号の間隔が最も広い部位、すなわち、血管の直径を超音波が横切る部分の反射波信号にのみ記載している。
【０１３４】
本実施例によれば、動脈判定手段３０は、プローブ１２を測定部分に押圧を与えることによっても動脈はつぶれることはないという動脈の有する特性が、反射波信号中における管壁信号において検出することにより動脈であるかを判定するので、好適に動脈を検出できる。
【実施例６】
【０１３５】
続いて第６の実施例について説明する。図２１は、本実施例における動脈判定装置３０の制御機能であって、電子制御装置３２によって実現される機能の要部を説明する機能ブロック線図である。また、図２２は第７の実施例における動脈判定装置３０の作動を表すフローチャートであり、図２３はその動脈判定装置３０の各ステップにおける作動を解説するための図である。
【０１３６】
図２１における動脈判定手段８４は、内膜信号抽出手段１１０と内膜判定手段１１２からなる。内膜信号抽出手段１１０は、反射波信号生成手段１０２により生成され、反射波信号記憶手段１０４に記憶された反射波信号中に、動脈血管の内膜による反射波信号と思われる信号が存在していないかを調べる。ここで内膜信号とは、動脈血管の血管壁の内側に存在する血管壁よりも内側にある内膜によって生ずる超音波ビームの反射波である。すなわち、内膜信号は、管壁信号の直前乃至直後に生ずるものであり、また、管壁信号よりは弱い大きさであるという特徴を有することから、反射波信号中にこのような特徴を有する信号が存在しないか調べる。
【０１３７】
内膜判定手段１１２は、内膜信号抽出手段１１０において内膜信号と思われる信号があると判断された場合において、それが上記一の血管の内部に存在するのかについての判断を行う。たとえば、管壁信号抽出手段１０８および血管位置算出手段１０６により算出された血管の位置及び大きさについての情報を基に、前記内膜信号と思われる信号が、内膜信号であるかの判断を行う。この判断は、たとえば、検出された内膜信号と思われる信号を生じた構成物の位置が、管壁信号信号抽出手段１０８および血管位置算出手段１０６により算出された血管の内側であるかにより判断される。すなわち、その構成物が血管の内側であると判断されれば、内膜信号と思われる信号は実際の内膜信号であり、その内膜信号を生じた、すなわち超音波ビームを反射した構成物は動脈の内膜であり、したがって、その血管は動脈であると判断される。一方、内膜信号と思われる信号があると判断されても、その信号を生じた構成物の位置が血管の外側であると判断されれば、その血管は内膜信号を生じておらず、動脈でないと判断される。なお、前述の実施例３同様、動脈の内膜は必ずしも超音波反射波を生ずるものとは限らないため、血管の内側に少なくとも１つの内膜が存在すればその血管を動脈であると判定することができる。
【０１３８】
反射波信号記憶手段１０４は、電子制御装置３２の所定記憶領域内に、反射波信号算出手段１０２により算出され、あるいは後述する管壁信号抽出手段１０８や内膜信号抽出手段１１０において出力された複数の信号を取り出し可能に記憶する。
【０１３９】
図２２において、反射波信号算出手段１０２に対応するＳＧ１においては、超音波プローブ１２からの超音波受信信号（血管２０からの超音波反射波）に基づいてその反射波信号が算出される。そして、その反射波信号が反射波信号記憶手段１０４により記憶される。
【０１４０】
続くＳＧ２においては、図１６の血管位置算出ルーチンが実行される。図１６において管壁信号抽出手段１０８に相当するＳＥ１では、反射波信号記憶手段１０４に記憶された各プローブの探触子ごとの反射波信号中において管壁信号、すなわち管壁による反射波によるものと思われる信号が抽出され、反射波信号記憶手段１０４に記憶させる。これにより、皮膚下の構成物中、血管以外の構成物を考慮しないこととなる。
【０１４１】
さらに、血管位置算出手段１０６に対応するＳＥ２は、ＳＥ１において抽出された各プローブの探触子ごとの管壁信号をもとに、生体１４の皮膚１８下の組織において、血管２０がどの位置にどのくらいの大きさで存在しているかを算出し、反射波信号記憶手段１０４に記憶させる。このとき、血管の位置および大きさは、たとえば、反射波信号中から抽出された管壁信号の発生した時刻から求められる管壁の存在する位置の皮膚からの深度とプローブの各探触子の位置の関係を二次元平面上に座標化するようにして各点を直線で結び、あるいは円弧状に曲線近似することで結ぶことにより得られるものである。たとえば、図１４（ｃ）は、反射波信号中から抽出された管壁信号をプローブの各探触子の位置ごとに表したものであり、縦軸（下向き）に皮膚１８からの深度を、横軸（右向き）に反射波信号中における管壁信号の強度を表したものである。そして、図１４（ｄ）は、その管壁信号の存在した座標をもとに、血管の位置を算出する例であり、同図における実線は管壁信号の存在した座標を単に直線で結ぶことにより算出された血管の位置および大きさであり、破線は、これらの座標をすべて通るような円で結ぶことにより算出された血管の位置および大きさである。なお、このとき、管壁信号であると思われた座標であっても、血管の位置および大きさを算出するにあたって明らかに誤りであると考えられるものについては、それを含めずに血管の位置および大きさを算出することもできる。
【０１４２】
続くＳＧ３〜ＳＧ６は動脈判定手段８４に対応する。まずＳＧ３においては、記憶された反射波信号において、ＳＧ２で実行されたＳＥ２によって算出された血管の中から一の血管が選択される。続く内膜信号抽出手段１１０に対応するＳＧ４では、ＳＧ３において選択された一の血管の周囲において、血管の内部に内膜信号と思われる信号が存在するか否かを調べる。そして、その結果内膜信号と思われる信号が存在する場合はＳＧ４における判断が肯定され、続くＳＧ５へ移る。一方、内膜信号と思われる信号が存在しない場合はＳＧ４における判断が否定され、上記一の血管はＳＧ６において、動脈でないとの判断がなされることとなる。
【０１４３】
内膜判定手段１１２に対応するＳＧ５では、ＳＧ４において内膜信号と思われる信号があると判断された場合において、それが上記一の血管の内部に存在するのかについての判断を行う。ＳＧ５における判断は、ＳＧ２において算出された上記一の血管の位置及び大きさの情報を元に、内膜信号と思われる信号がその血管の内側にあるのか否かについて行われるものである。その結果、ＳＧ５の判断が肯定されれば、続くＳＧ６において上記一の血管は動脈であると判定され、ＳＧ５の判断が否定されればＳＧ６において動脈でないと判定されることとなる。
【０１４４】
続くＳＧ７においては、ＳＧ３〜ＳＧ６のステップが、ＳＧ２において算出されたすべての血管について実行されたかが判断される。ＳＧ７の判断が肯定されるまで、すなわちＳＧ２において算出されたすべての血管について実行されるまで、ＳＧ３〜ＳＧ６のステップが繰り返され、すべての血管について実行された後、本フローチャートは終了する。
【０１４５】
ＳＧ４〜ＳＧ６の作動について、図を用いて説明する。図２３（ａ）〜（ｄ）の各右図は、反射波信号算出手段１０２により算出された反射波信号のうち、血管を直径方向に横切る反射波信号（Ａ−Ａ）について、それぞれ管壁信号抽出手段１０８により抽出された管壁信号と、内膜信号抽出手段１１０により抽出された内膜信号について表わした図であり、各左図は、そのときの皮膚下の血管付近の構成を模式的に示したものである。ＳＧ４においては、このような内膜信号Ｓの有無を検出する。すなわち、図２３（ａ）においては、血管２０を直径方向に横切るＡ１−Ａ１間の超音波信号には管壁信号Ｗ（Ｗ１１，Ｗ１２）のみが現れ、内膜信号Ｓは現れない。一方、図２３（ｂ）においては、血管２０を直径方向に横切るＡ２−Ａ２間の超音波信号には管壁信号Ｗ（Ｗ２１，Ｗ２２）に加え、内膜信号Ｓ（Ｓ２１，Ｓ２２）が現れる。
【０１４６】
続いて、ＳＧ５においては、検出した内膜信号Ｓの位置が、血管内であるか否かについての判断を行う。すなわち、図２３（ｂ）においては、管壁信号Ｗ２１、Ｗ２２が検出され、その情報を元に、血管位置算出手段１０６は管壁信号Ｗ２１とＷ２２に囲まれた領域が血管内であると算出する。このとき、ＳＧ４において検出された内膜信号Ｓ２１，Ｓ２２はともに管壁信号Ｗ２１，Ｗ２２に囲まれた領域、すなわち血管内部に位置することから、内膜信号Ｓ２１，Ｓ２２を生ずる内膜は、管壁信号Ｗ２１，Ｗ２２を生ずる管壁が構成する血管の内膜であると判断する。その結果、ＳＧ６において、管壁信号Ｗ２１，Ｗ２２を構成する管壁が構成する血管は反射波信号を生ずる内膜を有することから、動脈であると判断する。
【０１４７】
一方、図２３（ｃ）においては、血管２０を直径方向に横切るＡ３−Ａ３間の超音波信号には管壁信号Ｗ（Ｗ３１，Ｗ３２）に加え、一の内膜信号Ｓ（Ｓ３１）が現れ、検出した内膜信号Ｓの位置が、血管内である。このような場合であっても、その結果、ＳＧ６においては、管壁信号Ｗ３１，Ｗ３２を生ずる管壁が構成する血管は反射波信号を生ずる内膜を有することから、動脈であると判断する。これは、動脈の有する内膜は必ずしも反射波信号を生ずるものではなく、逆に、静脈の内膜の反射信号は外膜の反射信号に重なってしまうことが多いので、少なくとも一の内膜信号が血管内に存在すればその血管は動脈であるとの判断が可能であるためである。
【０１４８】
図２３（ｄ）においては、血管２０を直径方向に横切るＡ４−Ａ４間の超音波信号には管壁信号Ｗ（Ｗ４１，Ｗ４２）に加え、２つの内膜信号Ｓ（Ｓ４１，４２）が現れ、検出した２つの内膜信号のうち、内膜信号Ｓ４１の位置は血管内であり、Ｓ４２の位置は血管の外である。このような場合、内膜信号Ｓ４２は内膜ではない皮膚下の構成物による反射波信号であると判断され、管壁信号Ｗ４１，Ｗ４２を生ずる管壁が構成する血管が動脈であるか否かの判断の根拠とする情報から除外される。その結果、残った内膜信号Ｓ４１について、管壁信号Ｗ４１，Ｗ４２を生ずる管壁が構成する血管の内膜であると判断され、従ってその血管は図２３（ｃ）の場合と同様に動脈であると判断される。
【０１４９】
本実施例によれば、動脈判定装置３０は、反射波信号中における血管の内膜の有無を内膜信号により判別することにより動脈を選択するので、好適に動脈を検出できる。
【０１５０】
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、本発明はその他の態様においても適用され得る。
【０１５１】
たとえば、前述の実施例においては、超音波断面画像として血管の短軸画像を用いたが、長軸画像でもよい。
【０１５２】
前述の図１の実施例において、超音波プローブ１２を保持するために２つのリンク機構４８、５０から構成されたセンサ保持装置１０が用いられていたが、伸縮アーム、ロボットアームなどを備えた他の構成のセンサ保持装置が用いられてもよい。また、これらを用いることなく、たとえば、検査を行う者が手で超音波プローブ１２を持つことにより行ってもよい。
【０１５３】
実施例１においては、断面画像生成手段８２による超音波画像の生成はＲ波の発生からＴｇの間、すなわち、Ｒ波から次のＲ波までの周期Ｔｒのおよそ半分の間のみ行ったが、これに限られず、常時超音波画像の生成を行ってもよい。同様に、実施例４においては、反射波信号算出手段１０２による反射波信号の算出はＲ波の発生からＴｇの間、すなわち、Ｒ波から次のＲ波までの周期Ｔｒのおよそ半分の間のみ行ったが、常時反射波信号の算出を行ってもよい。
【０１５４】
また、実施例２および５においては、超音波プローブ１２が皮膚１８に押圧を与える際、押圧装置６８を用いたが、超音波プローブ１２を手に持って検査するような場合においては、超音波プローブを保持した手により皮膚１８に押しつけることによってもよい。
【０１５５】
また、各実施例において、超音波画像中において血管位置探索手段９４や動脈選択手段８４による結果表示としてマークが表示されているが、超音波画像中のどの血管の像が動脈のものであるかが、図示しないその後に行われる手段、たとえば血管径算出手段に対し正しく伝えられれば、マークは表示されなくともよい。
【０１５６】
また、各実施例において、動脈判定手段を実行した結果、動脈が一つも存在しないと判断される場合には、その旨を表示してもよい。
【０１５７】
各実施例においては、断面画像生成手段８２が生成したりあるいは輝度差分画像算出手段８８、画像積算手段９０等が算出した画像等は、画像記憶手段８６を介して、また、反射波信号生成手段１０２が生成したり、あるいは管壁信号抽出手段１０８が抽出した信号等は、反射波信号記憶手段１０４を介して各手段でやりとりされていたが、これを介せず直接各手段間で信号等をやりとりしてもよい。
【０１５８】
実施例１および４においては、最初に画像生成あるいは反射波信号生成を行う時刻としてＲ波の発生時をｔ１としたが、これに限られない。
【０１５９】
また、結果の信頼性を高めるために、動脈判定手段には、上述のいくつかの実施例を組み合わせて設けられてもよい。
【０１６０】
なお、上述したのは、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。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】本発明の一実施例の動脈判定装置の構成を概略説明する図である。
【図２】本発明の一実施例である実施例１に示す実施例において、動脈判定装置３０の制御機能であって、電子制御装置３２によって実現される機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図３】心臓の拍動と動脈血管の脈動によるその径の大きさの変化の様子と、動脈判定装置３０の作動のタイミングチャートを同一の時間軸で比較した図である。
【図４】本発明の一実施例である実施例１に示す実施例において、モニタ画面表示装置３４に表示される超音波画像を表した図である。
【図５】本発明の一実施例である実施例１に示す実施例の動脈選択手段の制御作動の要部を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の一実施例である実施例２における動脈判定装置の構成を概略説明する図である。
【図７】本発明の一実施例である実施例２に示す実施例において、動脈判定装置３０の制御機能であって、電子制御装置３２によって実現される機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図８】本発明の一実施例である実施例２に示す実施例の動脈選択手段の制御作動の要部を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の一実施例である実施例２に示す実施例において、モニタ画面表示装置３４に表示される超音波画像を表した図である。
【図１０】本発明の一実施例である実施例３に示す実施例において、動脈判定装置３０の制御機能であって、電子制御装置３２によって実現される機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図１１】本発明の一実施例である実施例３に示す実施例の動脈選択手段の制御作動の要部を説明するフローチャートである。
【図１２】本発明の一実施例である実施例３において、図１の動脈判定装置によって得られる超音波画像を表した図である。
【図１３】本発明の一実施例である実施例４に示す実施例において、動脈判定装置３０の制御機能であって、電子制御装置３２によって実現される機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図１４】実施例４〜６における動脈判定装置３０が反射波信号から血管の存在を把握する作動を示す概念図である。
【図１５】本発明の一実施例である実施例４に示す実施例の動脈選択手段の制御作動の要部を説明するフローチャートである。
【図１６】本発明の一実施例である実施例５〜８において利用されるサブルーチンを説明するフローチャートである。
【図１７】本発明の一実施例である実施例４に示す実施例において、図１の動脈判定装置によって得られる反射波信号とそれに対応する皮膚下の構成を概念的に表した図である。
【図１８】本発明の一実施例である実施例５に示す実施例において、動脈判定装置３０の制御機能であって、電子制御装置３２によって実現される機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図１９】本発明の一実施例である実施例５に示す実施例の動脈選択手段の制御作動の要部を説明するフローチャートである。
【図２０】本発明の一実施例である実施例５に示す実施例において、図１の動脈判定装置によって得られる反射波信号とそれに対応する皮膚下の構成を概念的に表した図である。
【図２１】本発明の一実施例である実施例６に示す実施例において、動脈判定装置３０の制御機能であって、電子制御装置３２によって実現される機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図２２】本発明の一実施例である実施例６に示す実施例の動脈選択手段の制御作動の要部を説明するフローチャートである。
【図２３】本発明の一実施例である実施例６に示す実施例において、図１の動脈判定装置によって得られる反射波信号とそれに対応する血管周辺の構成を概念的に表した図である。
【符号の説明】
【０１６２】
１２：超音波プローブ
１４：生体
１８：皮膚
３０：動脈判定装置
６８：押圧装置
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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