(57)【要約】【課題】超音波の送信方向を血管の位置に応じて設定し、血管径を精確に計測できるようにする技術を提供すること。【解決手段】超音波計測装置１は、超音波測定制御部２１０が、超音波を血管に対して送信し、前記血管から反射する前記超音波を受信して受信データを生成する。そして、血管判別部２２０が、前記受信データから前記血管を判別し、送信方向設定部２３０が、前記血管位置の判別結果を用いて前記血管の血管径を計測するための前記超音波の送信方向を設定し、血管径計測部２５０が、前記送信方向に前記超音波を送信して前記血管の血管径を計測する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を血管に対して送信し、前記血管から反射する前記超音波を受信して受信データを算出する受信データ算出部と、
前記受信データ算出部の算出結果に基づいて、前記血管を判別する血管判別部と、
前記血管判別部の判別結果を用いて、前記血管の血管径を計測するための前記超音波の送信方向を設定する送信方向設定部と、
前記送信方向に前記超音波を送信して前記血管の血管径を計測する血管径計測部と、
を備えた血管探索装置。
【請求項２】
前記受信データ算出部は、前記血管に対して複数の前記送信方向に前記超音波を送信して反射する前記超音波を受信して前記受信データを算出する、
請求項１に記載の血管探索装置。
【請求項３】
前記送信方向設定部は、前記血管の中心が前記血管判別部の判別結果に含まれるように前記送信方向を設定する、
請求項１又は２に記載の血管探索装置。
【請求項４】
前記送信方向設定部は、前記超音波の送信部の一部から前記血管の中心を通る方向に前記送信方向を設定する、
請求項３に記載の血管探索装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の血管探索装置と、
前記送信方向設定部によって設定された送信方向での前記受信データ算出部の算出結果を用いて、前記血管の情報を計測する血管情報計測部と、
を備えた超音波計測装置。
【請求項６】
前記血管情報計測部は、前記血管の中心を通る送信方向での前記算出結果を用いて、前記血管の血管径を計測する、
請求項５に記載の超音波計測装置。
【請求項７】
前記血管判別部による血管判別と前記送信方向設定部による送信方向の設定とを前記血管の変位に追従して実行することで、前記血管情報計測部による前記血管の情報の計測が継続可能な、
請求項５又は６に記載の超音波計測装置。
【請求項８】
前記血管の変位に伴う前記送信部から前記血管までの距離変化に応じて前記超音波の出力強度を変更する超音波出力変更部、
を更に備えた請求項５〜７の何れか一項に記載の超音波計測装置。
【請求項９】
超音波を血管に対して送信し、前記血管から反射する前記超音波を受信して受信データを算出することと、
前記受信データの算出結果に基づいて前記血管を判別することと、
前記判別結果を用いて、前記血管の情報を計測するための前記超音波の送信方向を設定することと、
を含む血管探索方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いて血管を判別する血管探索装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波を用いた測定手法として、超音波ビームを相互に平行に送信して走査を行うリニア走査と、超音波ビームを放射状に送信して走査を行うセクター走査とが知られている。更に、リニア走査において超音波ビームを斜めに送信する斜めリニア走査も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
リニア走査の場合、超音波振動子の配置範囲が観察領域（走査範囲）の幅となるのに対して、セクター走査では、深さ方向に向けて扇形状に広がった観察領域となり、リニア走査に比較して観察領域の幅が広くなる。このため、深い部位の観察には深部視野幅の広いセクター走査のほうが向いているが、セクター走査は近距離視野幅が狭いため、皮膚面から１００ミリメートル程度の浅い部位の観察にはリニア走査のほうが向いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１１４０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
超音波測定の対象を血管とする場合には、血管の中心を通る走査線に係る受信信号を用いて血管壁の位置を追跡するトラッキングを行って、拍動に伴う血管径の変化を計測することが多い。例えば、位相差トラッキングは、同一の走査線において異なるフレーム間の変位を時系列に追跡する技術、すなわち超音波ビームの送信方向における血管壁の変位を追跡する技術であるため、トラッキングに用いる走査線を、血管の中心を通るように設定する必要がある。
【０００６】
しかし、従来のトラッキング法は、初期設定した走査線を固定として、当該走査線において血管壁の変位を追跡するのが一般的であった。そのため、血管が変位した場合には、当該走査線が血管の中心を通らず、正しい血管径を測定できない事態になり得た。例えば、頸動脈を対象として連続的な超音波測定を行っているときに、頭部の回転や、首の筋肉の収縮などによって、血管の位置がずれる場合がそれである。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、超音波の送信方向を血管の位置に応じて設定し、血管径を精確に計測できるようにする技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための第１の発明は、超音波を血管に対して送信し、前記血管から反射する前記超音波を受信して受信データを算出する受信データ算出部と、前記受信データ算出部の算出結果に基づいて、前記血管を判別する血管判別部と、前記血管判別部の判別結果を用いて、前記血管の血管径を計測するための前記超音波の送信方向を設定する送信方向設定部と、前記送信方向に前記超音波を送信して前記血管の血管径を計測する血管径計測部と、を備えた血管探索装置である。
【０００９】
また、他の発明として、超音波を血管に対して送信し、前記血管から反射する前記超音波を受信して受信データを算出することと、前記受信データの算出結果に基づいて前記血管を判別することと、前記判別結果を用いて、前記血管の情報を計測するための前記超音波の送信方向を設定することと、を含む血管探索方法を構成しても良い。
【００１０】
この第１の発明等によれば、血管から反射する超音波の受信データに基づいて血管を判別し、判別結果を用いて、血管の情報を計測するための超音波の送信方向が設定される。これにより、血管の位置に適した超音波の送信方向を設定することができるため、精確な血管の情報の計測が可能となる。例えば、血管の変位に追従して送信方向を随時設定するといった使用法が可能となる。
【００１１】
第２の発明として、第１の発明の血管探索装置であって、前記受信データ算出部は、前記血管に対して複数の前記送信方向に前記超音波を送信して反射する前記超音波を受信して前記受信データを算出する、血管探索装置を構成しても良い。
【００１２】
この第２の発明によれば、複数の送信方向に超音波を送信して受信データが算出される。つまり、超音波による観察領域を広げることができる。
【００１３】
第３の発明として、第１又は第２の発明の血管探索装置であって、前記送信方向設定部は、前記血管の中心が前記血管判別部の判別結果に含まれるように前記送信方向を設定する、血管探索装置を構成しても良い。
【００１４】
この第３の発明によれば、超音波の送信方向は、血管の中心が血管の判別結果に含まれるように設定される。これにより、血管の中心を含む範囲を観察領域とすることができる。
【００１５】
第４の発明として、第３の発明の血管探索装置であって、前記送信方向設定部は、前記超音波の送信部の一部から前記血管の中心を通る方向に前記送信方向を設定する、血管探索装置を構成しても良い。
【００１６】
この第４の発明によれば、超音波の送信方向は、送信部の一部から血管の中心を通る方向に設定される。これにより、例えば、送信部の一部が送信部の中央であるならば、観察領域の幅方向ほぼ中央に血管を位置させることができる。
【００１７】
第５の発明として、第１〜第４の何れかの発明の血管探索装置と、前記送信方向設定部によって設定された送信方向での前記受信データ算出部の算出結果を用いて、前記血管の情報を計測する血管情報計測部と、を備えた超音波計測装置を構成しても良い。
【００１８】
この第５の発明によれば、設定された送信方向での受信データの算出結果を用いて、血管の情報が計測される。
【００１９】
第６の発明として、第５の発明の超音波計測装置であって、前記血管情報計測部は、前記血管の中心を通る送信方向での前記算出結果を用いて、前記血管の血管径を計測する、超音波計測装置を構成しても良い。
【００２０】
この第６の発明によれば、血管の中心を通る送信方向での受信データの算出結果を用いて、血管径が計測される。これにより、直径を血管径として計測することができる。
【００２１】
第７の発明として、第５又は第６の発明の超音波計測装置であって、前記血管判別部による血管判別と前記送信方向設定部による送信方向の設定とを前記血管の変位に追従して実行することで、前記血管情報計測部による前記血管の情報の計測が継続可能な、超音波計測装置を構成しても良い。
【００２２】
この第７の発明によれば、血管の判別と、判別した血管に応じた超音波の送信方向の設定とが、血管の変位に追従して実行される。これにより、血管に追従して血管の情報を継続的に計測することができる。
【００２３】
第８の発明として、第５〜第７の何れかの発明の超音波計測装置であって、前記血管の変位に伴う前記送信部から前記血管までの距離変化に応じて前記超音波の出力強度を変更する超音波出力変更部、を更に備えた超音波計測装置を構成しても良い。
【００２４】
この第８の発明によれば、送信部から血管までの距離変化に応じて超音波の出力強度が変更される。例えば、出力強度を距離に比例させることで、血管の変位に関わらず、反射波の受信信号強度を安定させた超音波測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】超音波計測装置のシステム構成図。
【図２】超音波の送信方向の説明図。
【図３】血管判別の説明図。
【図４】超音波の送信方向の設定の説明図。
【図５】受信信号の一例。
【図６】血管の中心を通る走査線の判定の説明図。
【図７】血管径の計測の説明図。
【図８】超音波計測装置の機能構成図。
【図９】超音波計測処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［システム構成］
図１は、本実施形態における超音波計測装置１のシステム構成図である。超音波計測装置１は、超音波を利用して非侵襲に被検者３の生体情報を測定する装置であり、血管探索装置でもある。本実施形態では、生体情報の１つとして、頸動脈に係る血圧や、ＩＭＴ（Intima Media Thickness：内膜中膜複合体厚）といった血管系機能情報を測定する。この超音波計測装置１は、超音波プローブ１０と、本体装置２０と、ビデオモニター３０と、キーボード４０と、を備える。
【００２７】
超音波プローブ１０は、例えば数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの計測用の超音波を送信し、被検者３からの超音波の反射波（超音波エコー）を電気信号に変換する薄膜圧電型の超音波トランスデューサーである複数の超音波振動子を有し、受信信号を本体装置２０に出力する。また、超音波プローブ１０は、被検者３の頸部等に貼り付け可能な薄型平面状のパッドタイプであり、被検者３の頸部に貼り付け固定されて使用される。なお、超音波プローブ１０の固定位置は、頸動脈を測定対象とする頸部に限らず、橈骨動脈を測定対象とする手首部など、他の動脈を測定対象とする位置でも良い。
【００２８】
本体装置２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の各種マイクロプロセッサー、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）や電子回路、ＶＲＡＭやＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（（Read Only Memory）等の各種ＩＣメモリーやハードディスク等の情報記憶媒体、外部からのデータ送受を実現するインターフェースＩＣや接続端子、電源回路等により実現される。
【００２９】
本体装置２０は、超音波プローブ１０と有線接続されており、超音波プローブ１０を用いた超音波測定を行って超音波の反射波の受信データを生成し、この受信データを用いて血管系機能情報を算出し、算出結果をビデオモニター３０に逐次更新表示させる。
【００３０】
受信データは、被検者３の生体内構造の位置情報や経時変化等のデータである、受信信号そのものの他、いわゆるＡモードやＢモード、Ｍモード、カラードップラー等の各モードの画像を含んでいる。超音波を用いた測定は、所定周期で繰り返し実行される。この測定単位を「フレーム」と呼ぶ。
【００３１】
ビデオモニター３０は、画像表示装置であって、フラットパネルディスプレイやタッチパネルディスプレイにより実現される。適宜、スピーカーを内蔵するとしても良い。
【００３２】
キーボード４０は、オペレーターが各種操作を入力するための手段である。図１の例では、キーボードはスイングアームで揺動自在に指示されており、必要なときに手前に起こして使用する形態であるが、本体装置２０と一体の構成や、ビデオモニター３０をタッチパネルとすることで兼ねる構成としても良い。更に、マウスやトラックパッド等のその他の操作入力デバイスを追加することもできる。
【００３３】
［原理］
（Ａ）斜めリニア走査
図２は、超音波プローブ１０を用いて超音波測定を行っている状態を概略的に示した図である。超音波プローブ１０は、その送信面１１を被検者３の体表面に密着させて使用される。超音波プローブ１０の送信面１１側には、複数の超音波振動子１２が列状に等間隔で配置されて内蔵されている。
【００３４】
図２（１）に示すように、超音波振動子１２それぞれが超音波ビームを送信するが、送信フォーカス制御によってその送信方向（フォーカス方向）を変化させることができる。本実施形態では、直交３軸座標として、超音波の送信面１１に対する法線方向をＺ軸、送信面１１に平行で且つ超音波振動子１２の配列方向をＸ軸、送信面１１に平行で且つＸ軸に直交する方向をＹ軸と定めて説明する。超音波ビームは、Ｘ−Ｚ平面に平行であり、Ｙ軸回りに任意の走査角度θとなる指定方向へ送信することができる。
【００３５】
また、超音波ビームの送信は、列状に配置されたＮ個（例えば、２５６個）の超音波振動子１２のうちＫ個（Ｎ≧Ｋ≧１：例えば、３２個）の超音波振動子１２を用いて送信することができる。各超音波振動子１２からの超音波の送信タイミングを調整する送信フォーカシング制御によって、超音波ビームの送信方向（フォーカス方向）やフォーカス位置を制御することができる。以下では、説明の簡単化のため、Ｋ個の超音波振動子１２のうち、中央に位置する１つの超音波振動子１２から超音波ビームが送信されることとして説明するが、隣接するＫ個の超音波振動子１２を用いて１つの超音波ビームを送信することを除外する意味ではない。また、以下では、この超音波ビームの１回の送信及び反射波の受信のことを適宜「走査」と呼び、超音波ビーム（或いは、当該超音波ビームを送信する超音波振動子１２）のことを適宜「走査線」、超音波ビームの送信方向のことを適宜「走査角度」と呼ぶ。
【００３６】
図２（２）に示すように、超音波振動子１２からの超音波ビームの送信方向は、Ｘ−Ｚ平面におけるＺ軸（送信面１１に対する法線方向）に対して成す角度θによって表現する。つまり、Ｚ軸に沿った方向（送信面１１に対する法線方向）を、送信方向θ＝０、とする。そして、図２（２）においてＺ軸に対して時計回りとなる方向を負値（送信方向θ＜０）、反時計回りとなる方向を正値（送信方向θ＞０）、とする。また、超音波ビームの送信方向には、超音波振動子１２の構造上の限度があり、最小送信方向θｍｉｎ（＜０）から最大送信方向θｍａｘ（＞０）までの範囲において変化させることができる。
【００３７】
本実施形態では、１回の超音波の送受信において、各超音波振動子１２が送信する送信方向θは同じとする。つまり、１回の超音波の送受信においては、各超音波振動子１２から送信される超音波ビームが並行となり、仮に全ての超音波振動子１２から超音波ビームを送信する場合には、観察領域１４は平行四辺形の領域となる。また、超音波の送信方向θを変化させることで、観察領域１４が変化する。このような超音波の送信方向の制御を、斜めリニア走査と呼ぶ。
【００３８】
（Ｂ）血管判別
図３に示すように、斜めリニア走査により、超音波の送信方向θが異なる複数のＢモード画像を合成して、広角の受信データである、超音波プローブ１０によって観察可能な最大領域である最大観察領域のＢモード画像を生成する。具体的には、送信方向θを「０」としたときの観察領域１４ａのＢモード画像と、送信方向θを最大送信方向θｍａｘとしたときの観察領域１４ｂのＢモード画像と、送信方向θを最小送信方向θｍｉｎとしたときの観察領域１４ｃのＢモード画像との３枚のＢモード画像を合成して、最大観察領域のＢモード画像１５を生成する。最大観察領域は、台形状の領域となる。
【００３９】
このＢモード画像１５において、血管を判別する。Ｂモード画像に基づく血管の判別は、任意の技術を用いることができる。例えば、図３に示すように、Ｂモード画像１５中の特徴点１６を抽出する。特徴点とは、画像中から際立って観測できる点である。超音波の反射率は媒質の変化位置（媒質の境界）で高くなり、Ｂモード画像において反射率が高い位置は高輝度として表される。このため、Ｂモード画像中の特徴点は、血管壁のほか、筋や腱、脂肪などの輝度変化が生じている部分に多く表れるが、血管内部では、超音波は殆ど反射せずに血液を透過するため、特徴点は殆ど表れない。そのため、血管内部に相当する領域を検出することで血管を判別、すなわち、Ｂモード画像中の血管の位置を判別することができる。なお、図３においては、特徴点１６の数を故意に少なくして示しているが、実際にはより多くの特徴点１６を抽出することができる。
【００４０】
図３に示すように、最大観察領域内に血管５が位置する場合、この血管５の短軸方向の断面図となるＢモード画像１５には、特徴点１６が、血管５に対応する位置に血管５の短軸方向の断面形状に相当する略円形状を形成するように分布する。このため、Ｂモード画像１５において、略円形状の特徴点の分布を血管壁の位置として判定し、その略円形状の中心を血管の位置とする。この血管５の中心位置は、Ｘ−Ｚ平面上の位置座標として求めることができる。
【００４１】
（Ｃ）超音波の送信方向（走査角度）の設定
判別した血管をもとに、血管径の計測のための超音波の送信方向を設定する。図４は、超音波の送信方向の設定を説明する図である。図４（１）に示すように、列状に配置されている複数の超音波振動子１２のうち、中央の超音波振動子１２ａ（つまり、超音波の送信部中央）から送信される超音波ビームが、測定対象の血管５の中心Ｏを通るような送信方向θａとする。これにより、観察領域のＸ軸方向（超音波振動１２の列方向）におけるほぼ中央に測定対象の血管５が位置するようになる。
【００４２】
但し、超音波振動子１２の送信方向θは、最小送信方向θｍｉｎから最大送信方向θｍａｘまでの範囲において設定可能である。このため、図４（２）に示すように、測定対象の血管５の中心Ｏを通る超音波振動子１２ａの送信方向θがこの設定可能範囲を超える場合には、設定可能範囲内となるように設定する。すなわち、送信方向θが最小送信方向θｍｉｎを下回る場合には、送信方向θａを最小送信方向θｍｉｎに設定し、最大送信方向θｍａｘを超える場合には、送信方向θａを最大送信方向θｍａｘに設定する。図４（２）に示す例では、測定対象の血管５の中心Ｏを通る超音波振動子１２ａの送信方向θが最小送信方向θｍｉｎを下回っているため、送信方向θａを最小送信方向θｍｉｎに設定している。
【００４３】
（Ｄ）中心走査線の判定
超音波の送信方向θａを設定すると、血管径の計測に用いる超音波振動子１２を判定する。本実施形態では、超音波ビームの送信方向が血管の中心を通る超音波振動子１２を、血管径の計測に用いる。この超音波振動子１２のことを「中心走査線」と呼ぶ。
【００４４】
血管は心臓の拍動に伴い周期的に大きく収縮拡張するが、血管の周りにある他の生体組織の動きは血管に比べて小さい。この知見に基づいて、中心走査線を判定する。つまり、血管は、心臓の拍動により概ね等方的に収縮拡張を繰り返す。従って、超音波測定では、超音波の送信方向に直交する壁部分ほど強い反射波を受信できるが、送信方向に平行に近い壁部分ほど受信できる反射波が弱くなる。
【００４５】
図５は、中心走査線の判定を説明するための図であり、超音波ビームの送信方向が血管の中心を通る超音波振動子１２による反射波の受信信号の一例を示している。図５（１）は、測定周期の第１フレームにおける超音波測定の結果（１回分の走査）を示す「深さ−信号強度」のグラフであり、図５（２）は、その次の第２フレームにおける超音波測定の結果を示す「深さ−信号強度」のグラフである。そして、図５（３）は、第１フレームの信号強度と第２フレームの信号強度との差分を深さ別に算出した「フレーム間信号強度差」のグラフである。
【００４６】
超音波ビームの送信方向に血管があれば、血管壁に係る強い反射波が検出される。図（１）、（２）においても、体表面の近くの反射波群よりも深い位置に明確に識別できる２つの強い反射波ピークが現れている。そして、図５（３）に示すように、第１フレームと第２フレームとの間で深さ毎に信号強度差を求めると、血管壁の動きが明確となる。
【００４７】
図５（３）のグラフから明らかなように、血管以外の生体組織が僅かながらも血管の脈動等の影響で動いているので、血管以外の部分でも多少の信号強度差が生じるが、血管壁ほど大きな値は検出されない。ましてや、超音波ビームの送信方向に血管がない超音波振動子における反射波信号の信号強度差グラフでは、このようなピークは見られない。つまり、拍動に伴う血管壁の動きは、時間差をおいたフレーム間における信号強度の変化に現れるといえる。
【００４８】
そして、図６は、各超音波振動子１２について、連続するフレーム間の信号強度差を積算したヒストグラムである。横軸は、超音波振動子１２の配列順（走査方向）であり、縦軸は、各超音波振動子１２における信号強度差の積算値、つまり、各超音波振動子１２について、図５（３）に示した「フレーム間信号強度差グラフ」として得られる２フレーム間の全ての深さにおける信号強度差の合計を算出し、その合計値を、更に所定時間（例えば、少なくとも心周期の１〜数拍分）に亘って積算した値である。
【００４９】
連続する２フレーム分の超音波測定から得られる信号強度差の合計は、超音波ビームの送信方向が血管を通らない超音波振動子１２よりも、血管を通る超音波振動子１２のほうが大きな値を示す。しかも、送信方向が血管５の中心を通る超音波振動子１２ほど大きな値を示す。よって、信号強度差の積算値がピークとなる超音波振動子１２を、超音波ビームの送信方向が血管の中心を通る超音波振動子１２、すなわち中心走査線と判定する。なお、中心走査線の判定方法は一例であり、これに限らない。
【００５０】
（Ｅ）血管径の計測
中心走査線を判定すると、この中心走査線による超音波測定によって血管径を計測する。先ず、血管壁を判定する。図７は、血管壁の判定を説明するための図である。図７（１）は、中心走査線における反射波の受信信号の信号強度グラフであり、図７（２）は、図７（１）のグラフについて、信号強度の変化をより分かり易くスムージングしたグラフである。受信信号から、所定の信号強度以上の２つのピークであり、且つ、当該ピーク間の信号強度が血液を示す所定の低強度以下となる２つのピークを、血管壁として判定する。
【００５１】
そして、この血管壁と判定した２つのピークに係る信号部分をトラッキング領域として設定し、中心走査線による反射波の受信信号を用いて、このトラッキング領域の位置を連続する複数フレームに亘ってトラッキングし、血管壁の中心走査線に沿った方向の変位を追跡することで、血管径を算出する。
【００５２】
［機能構成］
図８は、超音波計測装置１の機能構成を示すブロック図である。図８によれば、超音波計測装置１は、超音波送受信部１１０と、操作入力部１２０と、表示部１３０と、処理部２００と、記憶部３００とを備えて構成される。
【００５３】
超音波送受信部１１０は、超音波を送信及び受信する複数の超音波振動子を列状に配列して有する。超音波振動子それぞれは、処理部２００から入力されるパルス電圧に応じた超音波を送信するとともに、超音波の反射波を受信して電気信号である反射波信号に変換して処理部２００に出力する。図１の超音波プローブ１０がこれに該当する。
【００５４】
操作入力部１２０は、オペレータ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信号を処理部２００へ出力する。この機能は、例えば、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、マウス等によって実現できる。図１では、キーボード４０がこれに該当する。
【００５５】
表示部１３０は、処理部２００からの表示信号に基づく各種表示を行う。この機能は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やタッチパネルにより実現できる。図１では、ビデオモニター３０がこれに該当する。
【００５６】
処理部２００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１２０からの操作信号、超音波送受信部１１０からの反射波信号等に基づいて各種の演算処理を実行して、被検者の生体情報を算出する。この機能は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のマイクロプロセッサーや、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＩＣメモリーなどの電子部品によって実現できる。図１では、本体装置２０がこれに該当する。また、本実施形態では、処理部２００は、超音波測定制御部２１０と、血管判別部２２０と、送信方向設定部２３０と、中心走査線判定部２４０と、血管径計測部２５０と、血管系機能情報算出部２６０とを有する。
【００５７】
超音波測定制御部２１０は、駆動制御部２１１と、送受信制御部２１２と、受信合成部２１３、トラッキング部２１４とを有し、超音波送受信部１１０による超音波測定に係る制御を行う。
【００５８】
駆動制御部２１１は、所定周波数のパルス信号を生成し、処理部２００からの送信方向θに応じた送信フォーカシング制御を行って、各超音波振動子に対する駆動信号を生成して送受信制御部２１２へ出力する。
【００５９】
送受信制御部２１２は、駆動制御部２１１からの駆動信号に従って各超音波振動子に対するパルス電圧を発生させて超音波送受信部１１０へ出力する。また、超音波送受信部１１０からの各超音波振動子による超音波の反射波信号に対する増幅やフィルター処理を行い、デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換を行って、受信合成部２１３へ出力する。
【００６０】
トラッキング部２１４は、反射波データに基づいてトラッキング領域の位置を超音波測定のフレーム間で追跡するトラッキングに係る処理を行う。例えば、基準となる反射波データ（例えば、Ａモードデータ）にトラッキング領域を設定する処理や、各トラッキング領域をフレーム間で追跡する処理、各トラッキング領域の変位を算出する処理等を行う。
【００６１】
受信合成部２１３は、送受信制御部２１２からの反射波信号を必要に応じて遅延させる受信フォーカシング制御を行って、受信データ３２０を生成する。
【００６２】
受信データ３２０は、フレーム毎に生成され、フレームの識別番号であるフレームＩＤ３２１に対応付けて、超音波の送信方向３２２と、走査線別データ３２３と、Ｂモードデータ３２７と、を格納している。走査線別データ３２３は、走査線それぞれについて、走査線の識別番号である走査線ＩＤ３２４と対応付けて、受信信号データ３２５と、この受信信号データ３２５から得られるＡモードデータ３２６とを格納している。
各走査線のＡモードデータ３２６からＢモードデータ３２７が得られる。
【００６３】
血管判別部２２０は、超音波測定を行って血管の位置を判別する。すなわち、超音波ビームの送信方向を、「０」、最大送信方向θｍａｘ、及び、最小送信方向θｍｉｎそれぞれとした３回のリニア走査を行い、各走査において生成された合計３枚のＢモード画像を合成して、超音波送受信部１１０によって観察可能な最大領域である最大観察領域のＢモード画像を生成する。そして、このＢモード画像において、特徴点を抽出し、血管の短軸方向の断面形状に相当する略円形状の特徴点の分布を血管壁の位置として判定し、その略円形状の中心Ｏを血管の位置とする（図３，図４参照）。
【００６４】
生成した最大観察領域のＢモード画像は、合成Ｂモードデータ３３０として記憶される。判別した血管の位置は、血管位置データ３４０として記憶される。また、最大送信方向θｍａｘ、及び、最小送信方向θｍｉｎは、送信可能範囲データ３９０として記憶されている。
【００６５】
送信方向設定部２３０は、血管径の計測のための超音波ビームの送信方向θａを設定する。すなわち、超音波送受信部１１０が有する列状に配置された複数の超音波振動子のうち、中央の超音波振動子（つまり、超音波の送信部中央）から送信される超音波ビームが、血管判別部２２０によって判別された血管の中心Ｏを通る方向θを求める。そして、この送信方向θが、超音波送受信部１１０に定められる最小送信方向θｍｉｎ以上であり、且つ、最大送信方向θｍａｘ以下である場合には、これを送信方向θとして設定する。一方、送信方向θが最小送信方向θｍｉｎを下回る場合には、送信方向θａを最小送信方向θｍｉｎに設定し、最大送信方向θｍａｘを超える場合には、送信方向θａを最大送信方向θｍａｘに設定する。設定した送信方向θａは、設定送信方向データ３５０として記憶される。
【００６６】
中心走査線判定部２４０は、送信方向設定部２３０によって設定された送信方向θａとしたときに、送信した超音波ビームが血管の中心Ｏを通る超音波振動子（走査線）である中心走査線（中心振動子）を判定する。すなわち、超音波送受信部１１０が有する超音波振動子１２それぞれについて、フレーム間の信号強度差を全ての深さ方向について合計した値を更に所定時分に亘って積算し、その信号強度差の積算値が最大となる超音波振動子１２を、中心走査線と判定する（図５，図６参照）。判定した中心走査線は、中心走査線データ３６０として記憶される。
【００６７】
血管径計測部２５０は、中心走査線判定部２４０によって設定された中心走査線に係る受信データを用いて血管径を計測する。計測結果は、血管径データ３７０として記憶される。
【００６８】
血管系機能情報算出部２６０は、血管径計測部２５０によって計測された血管径を用いて所与の血管系機能情報の測定を行う。測定結果は、血管系機能情報データ３８０として記憶される。
【００６９】
記憶部３００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、各種プログラムや、処理部の演算過程のデータ等の各種データを記憶する。
なお、処理部２００と記憶部３００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良い。その場合、記憶部３００は、超音波計測装置１とは別の外部記憶装置により実現されるとしても良い。
【００７０】
本実施形態では、記憶部３００には、超音波計測プログラム３１０と、受信データ３２０と、合成Ｂモードデータ３３０と、血管位置データ３４０と、設定送信方向データ３５０と、中心走査線データ３６０と、血管径データ３７０と、血管系機能情報データ３８０と、送信可能範囲データ３９０とが記憶される。
【００７１】
超音波計測プログラム３１０は、本実施形態の機能を実現するためのプログラムであり、システムプログラムを実行した状態でこの超音波計測プログラム３１０を実行することにより、本体装置２０が有する各機能部が実現される。システムプログラムは、本体装置２０をコンピューターとして機能させるための基本プログラムである。
【００７２】
［処理の流れ］
図９は、超音波計測処理の流れを説明するフローチャートである。先ず、血管判別部２２０が、超音波送受信部１１０による観察可能領域のＢモード画像を生成する（ステップＳ１）。例えば、送信方向を、最小送信方向θｍｉｎ、０（ゼロ）、及び最大送信方向θｍａｘそれぞれとしたときの合計３枚のＢモード画像を合成することで生成する。そして、生成したＢモード画像をもとに、血管位置を判別する（ステップＳ３）。
【００７３】
次いで、送信方向設定部２３０が、判別した血管位置をもとに、列状に配置された超音波振動子の中央に位置する超音波振動子１２からの超音波ビームが、判別された血管位置の中心Ｏを通るように、血管径の計測を行うための送信方向θａを設定する（ステップＳ５）。続いて、中心走査線判定部２４０が、設定された送信方向θａとしたときに、送信される超音波ビームが血管位置の中心Ｏを通る走査線（超音波振動子）である中心走査線を判定する（ステップＳ７）。
【００７４】
そして、判定した中心走査線の変動が所定の変動範囲内であるかを判断する。所定の変動範囲は、Ｘ−Ｚ平面において超音波ビームの送信方向θａに垂直な方向への血管位置の変化が小さいとみなせる範囲であり、例えば、判定した中心走査線と前回の中心走査線との本数差が数本程度であることである。中心走査線の変動が所定の変動範囲外であるならば（ステップＳ９：ＮＯ）、血管位置が大きく変動したと考えられるので、ステップＳ１に戻り、再度、血管位置の判別を行う。
【００７５】
中心走査線の変動が所定の変動範囲内ならば（ステップＳ９：ＹＥＳ）、続いて、血管径計測部２５０が、中心走査線に係る反射波の受信信号をもとに、血管径の計測を行う（ステップＳ１１）。その後、血管系機能情報算出部２６０が、計測した血管径をもとに、血管系機能情報を算出する（ステップＳ１３）。
【００７６】
そして、所定の血管位置の再判別タイミングとなったかを判断し、再判別タイミングとなったならば（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、ステップＳ１に戻り、再度、血管位置の判別を行う。血管位置の再判別タイミングでないならば（ステップＳ１５：ＮＯ）、続いて、所定の中心走査線の再判定タイミングとなったかを判断し、再判定タイミングとなったならば（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、ステップＳ７に戻り、再度、中心走査線の判定を行う。
【００７７】
中心走査線の再判定タイミングでないならば（ステップＳ１７：ＮＯ）、続いて、超音波計測を終了するか否かを判断し、終了しないならば（ステップＳ１９：ＮＯ）、ステップＳ１１に戻り、再度、血管径の計測を行う。超音波計測を終了するならば（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、本処理を終了する。
【００７８】
ここで、中心走査線の再判定タイミング、及び、血管位置の再判別タイミングは、ともに、Ｘ−Ｚ平面において超音波ビームの送信方向θａに垂直な方向への血管位置の変化を想定しており、数秒〜数分程度の時間間隔として定められる。血管位置の再判別タイミングの方が、中心走査線の再判定タイミングよりも長い時間間隔とすると好適である。例えば、血管位置の再判別タイミングを、直前にステップＳ３を実行してから３分経過時点とし、中心走査線の再判定タイミングを、直前にステップＳ７を実行してから５秒経過時点とする。勿論、これらの時間は一例である。
【００７９】
［作用効果］
本実施形態の超音波計測装置１によれば、超音波測定制御部２１０が、超音波を血管に対して送信し、血管から反射する超音波を受信して受信データ３２０を生成する。また、血管判別部２２０が、受信データ３２０から血管を判別し、送信方向設定部２３０が、血管位置の判別結果を用いて血管の血管径を計測するための超音波の送信方向を設定し、血管径計測部２５０が、設定された送信方向に超音波を送信して血管の血管径を計測する。これにより、血管の位置に適した超音波の送信方向を設定することができるため、精確な血管径の計測が可能となる。また、血管が変位した場合であっても、適確に超音波の送信方法を設定できるため、血管の変位に追従した連続的な血管径の計測に適する。
【００８０】
また、超音波の送信方向を、超音波プローブ１０が有する列状に配置された複数の超音波振動子１２の中央の超音波振動子から、血管の中心Ｏを通る方向に設定することで、観察領域の超音波振動子１２の配列方向におけるほぼ中央に血管を位置させることができる。このため、血管がどちらの方向に変位しても対応が可能となる。更に、血管判別と送信方向の設定とを繰り返すことで、血管の変位への追従性を向上させた血管径の計測が可能となる。
【００８１】
［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
【００８２】
（Ａ）超音波の出力強度
判別した血管の深さに応じて超音波の出力強度を変更することとしても良い。具体的には、超音波の送信方向θａに沿った血管の中心Ｏまでの距離Ｌを求め、この距離Ｌに比例するように超音波の出力強度を変更する。例えば、本実施形態では、中心走査線を用いた血管径の計測を繰り返し行うが、この血管径の計測の際に、中心走査線に沿った血管の中心Ｏまでの距離Ｌ１と、前回の計測における中心走査線から血管の中心Ｏまでの距離Ｌ０との変位ΔＬ（＝Ｌ１−Ｌ０）を求め、この変位ΔＬに比例する強度変化分ΔＰだけ、前回の計測における超音波の出力強度Ｐを増加させて計測を行う。
【符号の説明】
【００８３】
１  超音波計測装置、１０  超音波プローブ、１２  超音波振動子、２０  本体装置、３０  ビデオモニター、４０  キーボード、１１０  超音波送受信部、１２０  操作入力部、１３０  表示部、２００  処理部、２１０  超音波測定制御部、２１１  駆動制御部、２１２  送受信制御部、２１３  受信合成部、２１４  トラッキング部、２２０  血管判別部、２３０  送信方向設定部、２４０  中心走査線判定部、２５０  血管径計測部、２６０  血管系機能情報算出部、３００  記憶部、３１０  超音波計測プログラム、３２０  受信データ、３３０  合成Ｂモードデータ、３４０  血管位置データ、３５０  設定送信方向データ、３６０  中心走査線データ、３７０  血管径データ、３８０  血管系機能情報データ、３９０  送信可能範囲データ、３  被検者、５  血管
【図１】
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【図２】
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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３】
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