WO2007144933A1 - 超音波診断装置 - Google Patents

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    • G01S15/8945—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a dynamic transducer configuration using transducers mounted for linear mechanical movement

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to an ultrasonic diagnostic apparatus suitably used for measuring a blood vessel diameter.
  • Arteriosclerosis causes heart disease such as angina pectoris and myocardial infarction, and cerebral infarction.
  • the flow-mediated dilation (FMD) test using an ultrasound diagnostic device is known.
  • FMD flow-mediated dilation
  • the blood flow-dependent vasodilatory reaction is caused by the action of shear stress on the vascular endothelium caused by the increase in blood flow, and the vascular endothelial cell force is also generated as a vasodilator, nitric acid-nitrogen monoxide (NO). It is a reaction that expands the blood vessel diameter.
  • the blood flow-dependent vasodilator test measures the degree of expansion of the upper arm vascular diameter when the forearm is driven for a certain period of time and then released at a stroke. It is defined by the formula of
  • D is the maximum blood vessel diameter at rest before blood transduction (hereinafter referred to as ⁇ maximum blood vessel diameter at rest ''
  • maximum blood vessel diameter after release means the maximum blood vessel diameter after release of the tourniquet (hereinafter referred to as “maximum blood vessel diameter after release”).
  • % FMD measurement When performing the blood flow-dependent vasodilator response test (hereinafter referred to as “% FMD measurement”), first, an ultrasonic probe is brought into contact with the upper arm of the subject, and ultrasonic scanning is performed. Draw a tomographic image of the brachial artery at rest and save it in a VCR (Video Cassette Recorder). Subsequently, the subject's forearm is pressed with a cuff for a certain period of time. After driving, the tomographic image of the brachial artery after releasing at once is drawn and stored again in the VCR.
  • VCR Video Cassette Recorder
  • an image at an appropriate time is selected from the blood vessel images obtained at rest and after the release of blood pressure, and the diameter of the blood vessel depicted in these images is measured by image analysis.
  • % FMD is calculated based on the above formula (1).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-180690 ([0002])
  • the diameter of the blood vessel is maximized while confirming an ultrasonic image of a cross section parallel to the central axis of the blood vessel of the brachial artery 50 (hereinafter referred to as an “axial tomographic image”) that is brought into contact with and visualized by ultrasonic scanning.
  • the position and angle of the correct probe 71 is found, and a tomographic image of the blood vessel is imaged at rest and after release of blood pressure with the probe 71 fixed at the position.
  • the problem to be solved by the present invention is that a tomographic image showing the maximum blood vessel diameter can be easily drawn, and can be suitably used for blood vessel diameter measurement in% FMD measurement or the like.
  • An ultrasonic diagnostic apparatus is provided.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention which has been made to solve the above-mentioned problem, takes an ultrasonic tomographic image of a blood vessel and measures the blood vessel diameter based on the image!
  • an ultrasonic transducer that performs scanning of the ultrasonic beam, and the ultrasonic transducer is capable of rotating or translating in a direction orthogonal to the scanning direction of the ultrasonic beam; and b) the above Multiple cross-sectional imaging that images ultrasonic tomographic images of the blood vessels in a plurality of cross sections by rotating or translating an ultrasonic transducer at predetermined intervals and scanning the ultrasonic beam with the vibrator at each position.
  • An imaging position determining means for determining, as a diagnostic image imaging position, a position where an image showing an appropriate blood vessel diameter is captured based on the result of measurement by the blood vessel diameter measuring means;
  • a probe generally used as a probe for 4D imaging can be used.
  • a probe for example, a probe generally used as a probe for 4D imaging (real-time three-dimensional imaging) can be used.
  • Such a probe is usually configured to switch the scanning plane by rotating the transducer 1 la in a direction orthogonal to the scanning direction of the ultrasonic beam as shown in FIG. 7 (a).
  • the ultrasonic probe according to the present invention switches the scanning plane by translating the transducer 11a in a direction orthogonal to the scanning direction of the ultrasonic beam as shown in FIG. 8 (a). A little.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention having the above-described configuration, it is possible to automatically search for an appropriate imaging position and align the transducer to the imaging position, and in% FMD measurement and the like.
  • the blood vessel diameter can be measured smoothly.
  • the ultrasonic probe is used for the blood vessel.
  • the axial direction and the scanning direction of the ultrasonic beam are arranged so as to be substantially parallel.
  • the ultrasonic transducer is rotated or translated in the direction substantially perpendicular to the axial direction of the blood vessel by the multi-section imaging means.
  • the imaging position determining means determines the position where the blood vessel diameter in the image is maximum as the diagnostic image imaging position.
  • the imaging position determining means determines the position where the blood vessel diameter in the vertical direction (direction perpendicular to the skin) in the image is minimum as the diagnostic image imaging position.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention further pressurizes the subject's body surface to drive blood vessels to be diagnosed for a certain period of time, and then depressurizes the blood to release the blood pressure and outputs a decompression start signal. It is desirable to have a blood-feeding means for outputting, and the multi-section imaging means has a function of starting imaging of the plurality of cross-sections in response to the decompression start signal. As a result, fine adjustment of the imaging position can be automatically started according to the release of the blood drive, and the labor of the operator in the% FMD measurement can be further reduced.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which the ultrasonic probe according to the embodiment is brought into contact with the subject's upper arm, showing a cross section parallel to the vascular axis of the brachial artery.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which the ultrasonic probe according to the same example is in contact with the upper arm of the subject, showing a cross section perpendicular to the vascular axis of the brachial artery.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the procedure for% FMD measurement using the ultrasonic diagnostic apparatus of the same example.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a state where a cuff and an ultrasonic probe are fixed to a subject.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of an axial tomographic image of the brachial artery depicted on a monitor.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an ultrasonic probe provided with a transducer rotation mechanism, wherein (a) is a conceptual diagram showing a method for imaging a plurality of cross sections by the ultrasonic probe, and (b) is a diagram showing the method.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration example of an ultrasonic probe on a plane orthogonal to the scanning direction of the ultrasonic beam.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an ultrasonic probe equipped with a transducer translation mechanism, wherein (a) is a conceptual diagram showing a method of imaging a plurality of cross sections by the ultrasonic probe, and (b) is a diagram illustrating the supersonic wave probe.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration example of a sound wave probe in a plane orthogonal to the scanning direction of an ultrasonic beam.
  • FIG. 9 is a diagram showing a positional relationship between a blood vessel and a probe when measuring a blood vessel diameter with a conventional ultrasonic diagnostic apparatus in a cross-section perpendicular to the blood vessel axis. b) shows the state of displacement, and (c) shows the fine adjustment process of the imaging position by the operator.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus of this embodiment.
  • 2 and 3 show a state in which the ultrasonic probe according to the ultrasonic diagnostic apparatus of this embodiment is in contact with the upper arm of the subject, and FIG. 2 is parallel to the axial direction of the brachial artery.
  • Fig. 3 shows a cross section orthogonal to the axial direction of the brachial artery.
  • the ultrasonic probe 11 transmits ultrasonic waves into the body of the subject and receives ultrasonic waves reflected in the body of the subject and converts them into electrical signals.
  • the ultrasonic probe 11 includes a transducer array 1 la configured by a number of ultrasonic transducers arranged in a one-dimensional shape and scanning an ultrasonic beam using a linear scan method, and the transducer Transducer rotation mechanism that rotates the transducer array 1 la around a virtual rotation axis parallel to the array direction (that is, rotates the transducer array in a direction orthogonal to the scanning direction of the ultrasonic beam) ib and built-in.
  • the vibrator rotation mechanism l ib is, for example, as shown in FIG.
  • the transmission / reception control unit 12 controls scanning of the ultrasonic beam by the transducer array 11a, and the rotation control unit 13 rotates the transducer array 11a by the transducer rotation mechanism l ib. Is to control.
  • the electrical signal of the reflected ultrasonic wave output from the ultrasonic probe 11 is an ultrasonic signal processing unit 14. Is input.
  • the ultrasonic signal processing unit 14 converts this electrical signal into image data, and further performs data processing suitable for image display, such as phasing addition, gain adjustment, logarithmic compression, and the like.
  • the processed data is output from the ultrasonic signal processing unit 14 to the display processing unit 15.
  • the display processing unit 15 generates an electrical signal to be displayed on the image data force monitor 16 and outputs the electrical signal to the monitor 16.
  • the operation up to this point is repeated at a predetermined cycle, and an ultrasonic image is displayed on the monitor 16 as a moving image.
  • the moving image is stored in the image storage unit 19 composed of the VCR for an arbitrary period in accordance with an instruction from the operator.
  • the blood vessel diameter measuring unit 17 performs blood vessel wall detection and measurement of the distance between the blood vessel walls on a tomographic image of the blood vessel stored in the memory of the display processing unit 15 by using a predetermined image analysis algorithm.
  • the measurement result storage unit 18 is a blood vessel diameter measurement unit.
  • the measurement result by 17 is memorized.
  • Each of the above units is controlled by a control unit 20 that also has a CPU equal force, and the control unit 20 also has a pointing device such as a mouse or a trackball or a keyboard force for an operator to input settings or instructions.
  • An input unit 21 is connected.
  • control unit 20 is connected to a blood pumping unit 30 for driving the brachial artery of the subject.
  • the blood-feeding unit 30 includes a cuff 31 used around the forearm of the subject.
  • the air pipe 32 and the compression pump 33 for feeding air into the cuff 31 and the blood pressure control unit 34 for controlling the operation thereof are provided.
  • the compression pump 33 is provided with an electromagnetic valve for discharging air, and when releasing the blood pressure, the electromagnetic valve is opened, and at the same time, a decompression start signal for informing the decompression start of the cuff 31 is sent to the ultrasonic diagnostic apparatus. It is output to the control unit 20 of the main body 10. Furthermore, an instruction from the operator can be input to the blood drive control unit 34 via the input unit 21 provided in the ultrasonic diagnostic apparatus main body 10.
  • the cuff 31 is wrapped around the forearm portion of the subject and allowed to rest for 15 minutes, and then the probe 11 is brought into contact with a predetermined position of the upper arm portion 40 (FIG. 5).
  • the probe 11 is The array direction of the rays 11a (that is, the scanning direction of the ultrasonic beam) should be parallel to the axial direction of the arm.
  • an ultrasonic beam is scanned by the transducer array 11a, and an axial tomographic image (FIG. 6) of the brachial artery 50 is rendered on the monitor 16.
  • the operator checks the image on the motor 16 and moves the position and angle of the probe 11 little by little by hand to find a position where the diameter of the blood vessel 50 to be drawn is maximized, and the probe 11 also moves the position force. Fix with a fixture (not shown).
  • An ultrasonic image is taken in the above state, and the operator performs a predetermined operation on the input unit 21 to store the image in the image storage unit 19 for a predetermined time.
  • the acquired image is referred to as a “resting blood vessel image”.
  • the brachial artery is started to be transfused with cuff 31.
  • the blood pressure control unit 34 controls the compression pump 33 to send air to the cuff 31 attached to the subject's forearm, and when the cuff pressure reaches 250mmHg, the air supply is stopped. To do.
  • the blood pressure control unit 34 opens the solenoid valve provided in the compression pump 33, discharges air, and performs pressure reduction at a stroke.
  • the blood drive control unit 34 sends a signal (decompression start signal) that informs the control unit 20 of the ultrasonic diagnostic apparatus body 10 of the start of decompression as the electromagnetic valve is opened.
  • the control unit 20 instructs the rotation control unit 13 and the transmission / reception control unit 12 to perform fine adjustment of the imaging position.
  • the rotation control unit 13 controls the transducer rotation mechanism 1 lb to rotate the transducer array 11a at a predetermined angular interval as shown in FIG. 3, and the transmission / reception control unit 12 controls the transducer array 11a. Control and execute ultrasonic scanning by linear scanning method at each rotation angle. As a result, axial tomographic images of the brachial artery 50 with slightly different cross-sectional positions are sequentially captured and rendered on the monitor 16.
  • the blood vessel lumen 51 and the two blood vessels are obtained based on the luminance distribution from the image data (the luminance value of each pixel) stored in the memory of the display processing unit 15 for image display.
  • the boundary position between the wall (near, near and far from the skin) 52 (the part indicated by the arrow in FIG. 6) is detected, and the distance between the two boundary positions is measured as the blood vessel diameter.
  • the measurement value obtained for each image is stored in the measurement result storage unit 18 in association with the angular position of the transducer array 11a when the image is captured.
  • a conventionally known algorithm can be used for the detection of the blood vessel wall and the measurement of the blood vessel diameter.
  • the value of the blood vessel diameter measured for each image is read from the measurement result storage unit 18 and the measured values are compared.
  • an image showing the maximum blood vessel diameter is specified, and the angular position of the transducer array 11a when the image is captured is determined as an imaging position where the maximum blood vessel diameter can be captured. Accordingly, the transducer array 11a is rotated to the imaging position under the control of the rotation control unit 13, and the subsequent imaging is performed at the imaging position.
  • the operator gives an instruction to save the image via the input unit 21 and is drawn by the probe 11 until a predetermined time elapses.
  • the tomographic image of the brachial artery 50 is stored in the image storage unit 19 and the imaging is completed.
  • the image acquired at this time is hereinafter referred to as “post-release blood vessel image”.
  • the operator operates the input unit 21 to reproduce the resting blood vessel image stored in the image storage unit 19. Furthermore, when the image is frozen at an appropriate time by performing a predetermined operation and the measurement of the blood vessel diameter is instructed, the blood vessel diameter measurement unit 17 is based on the luminance distribution of the image as in step S15 above. The diameter of the blood vessel 50 depicted in the image was measured, and the obtained value was measured as the maximum blood vessel diameter D at rest.
  • the vibrator rotation mechanism l ib is provided.
  • the transducer array 11a is rotated by the ultrasonic probe 11, and the angle position where the maximum blood vessel diameter can be drawn is searched based on the measurement result by the blood vessel diameter measuring unit 17, and the image pickup position is automatically finely adjusted. be able to.
  • such fine adjustment of the imaging position is automatically started in response to the decompression start signal sent from the blood pumping unit 30, so that it is possible to further reduce the labor of the operator related to the% FMD measurement. Smooth measurement can be performed.
  • the best mode for carrying out the present invention has been described using examples, but the present invention is not limited to the above examples, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention. It is acceptable.
  • the fine adjustment of the imaging position by the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is used for correcting the positional deviation between the probe and the blood vessel at the time of releasing the blood transfusion as in the above embodiment, and before starting a series of measurements, It can also be used for positioning when fixing to the upper arm. In such a case, only the rough alignment is performed when the probe is fixed to the upper arm portion by the fixture as described above, and then the multi-section imaging means, imaging position determining means, and maximum blood vessel of the present invention are performed.
  • the transducer is set in a direction orthogonal to the scanning direction of the ultrasonic beam. You may use the thing provided with the vibrator translation mechanism for making it translate at an interval.
  • the vibrator translation mechanism is configured such that an eccentric disk 65 attached to a rotating shaft 61 of a motor (not shown), a link 66, and a slider 67
  • the rotation can be converted into the translational motion of the vibrator 11a.

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Abstract

　血管の断層画像を撮像し該画像に基づいて血管径を計測する血管径計測手段を備えた超音波診断装置において、超音波ビームの走査を行う超音波振動子１１ａを有し該振動子が前記超音波ビームの走査方向と直交する向きに回動可能な超音波プローブ１１と、振動子１１ａを所定の間隔で回動させ、各位置において振動子１１ａによる超音波ビームの走査を行うことで、複数の断面における前記血管５０の断層画像を撮像する複数断面撮像手段と、撮像された各断層画像に基づいて血管径の計測を行った結果を比較し、最大の血管径を示す画像が撮像された位置を最大血管径撮像位置として決定する撮像位置決定手段と、前記撮像位置決定手段によって決定された位置へと前記振動子１１ａを回動させる最大血管径捕捉手段とを設ける。これにより駆血解放時の急速な減圧によるプローブのずれを手動で直す手間を省き、％ＦＭＤ計測を円滑に行うことが可能となる。

Description

超音波診断装置
技術分野
[0001] 本発明は、超音波診断装置に関し、特に、血管径の測定に好適に使用される超音 波診断装置に関する。
背景技術
[0002] 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 、。このような動脈硬化の初期診断のために血管のしなやか さを非侵襲的に評価する手法として、超音波診断装置を利用した血流依存性血管拡 張反応（Flow Mediated Dilation: FMD)試験が知られている（例えば、特許文献 1を 参照)。
[0003] 血流依存性血管拡張反応とは、血流の増大によって生じる血管内皮へのずり応力 の作用により、血管内皮細胞力も血管拡張因子である一酸ィ匕窒素 (NO)が発生して 血管径を拡張させる反応である。また、血流依存性血管拡張反応試験とは、前腕部 を一定時間駆血した後一気に解放した際の上腕部血管径の拡張度を計測するもの であり、該拡張度を表す％FMDは以下の式で定義される。
[数 1]
Di-Do
%FMD = X 100 (%) … (1)
Do ここで、 Dは駆血前の安静時における最大血管径 (以下、「安静時最大血管径」と
0
呼ぶ)を意味し、 Dは駆血解放後の最大血管径 (以下、「解放後最大血管径」と呼ぶ )を意味する。
[0004] 上記血流依存性血管拡張反応試験 (以下、「％FMD計測」と呼ぶ)を行う際には、 まず、超音波プローブを被検者の上腕部に当接させ、超音波走査により安静時の上 腕動脈の断層画像を描出して VCR ( Video Cassette Recorder:ビデオ 'カセット'レコ ーダ）に保存する。続いて、被検者の前腕部をカフによって加圧することで一定時間 駆血し、その後、一気に解放した後の上腕動脈の断層画像を描出して再び VCRに 保存する。一連の撮像完了後に、上記安静時及び駆血解放後に取得された血管画 像カゝら適切な時刻の画像を選択し、これらの画像中に描出された血管の直径を画像 解析によって計測する。これにより計測された安静時最大血管径 D及び解放後最大
0
血管径 Dから、上記の式（1)に基づいて％FMDが算出される。
[0005] 特許文献 1：特開 2003-180690号公報（[0002])
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 上記のような％FMD計測においては、安静時及び駆血解放後の最大血管径に基 づいて％FMDの値を算出するため、最大の血管径を示す断面の超音波画像を描 出できるように、予めプローブの位置決めを行っておく必要がある。このため、上記一 連の撮像を開始する前に図 9 (a) (血管の中心軸に直交する断面を示す)のように、 オペレータが被検者の上腕部 40の所定位置にプローブ 71を当接させ、超音波走査 によって描出される上腕動脈 50の血管の中心軸に平行な断面の超音波画像 (以下 、「軸方向断層画像」と呼ぶ)を確認しながら血管径が最大となるようなプローブ 71の 位置及び角度を探し出し、該位置にプローブ 71を固定した状態で安静時及び駆血 解放後の血管断層像の撮像を行う。
[0007] しかし、上記カフによる駆血を解除する際に、急激な減圧によりプローブ 71と血管 5 0の位置がずれることがあり（図 9 (b) )、そのような場合には、オペレータが手動でプ ローブ 71の位置や角度を動かして最大血管径を描出できるように微調整（図 9 (c) ) を行わなければならないという煩雑さがあった。また、このような微調整は敏速に行う 必要があり、仮に微調整に時間が掛カつてしまうと解放後最大血管径の計測に必要 な画像を保存すべき時間に適切な画像を描出できなくなり、解析結果に影響を及ぼ す可能性もあった。
[0008] そこで、本発明が解決しょうとする課題は、最大血管径を示す断層画像を容易に描 出することができ、％FMD計測等における血管径の測定に好適に使用することので きる超音波診断装置を提供することである。
課題を解決するための手段 [0009] 上記課題を解決するために成された本発明の超音波診断装置は、血管の超音波 断層画像を撮像し、該画像に基づ!、て血管径の計測を行う血管径計測手段を備え た超音波診断装置において、
a)超音波ビームの走査を行う超音波振動子を有し、該超音波振動子が前記超音 波ビームの走査方向と直交する向きに回動又は並進可能な超音波プローブと、 b)前記超音波振動子を所定の間隔で回動又は並進させ、各位置において該振動 子による超音波ビームの走査を行うことにより、複数の断面における前記血管の超音 波断層画像を撮像する複数断面撮像手段と、
c)前記複数断面撮像手段によって撮像された各超音波断層画像につ！ヽて上記血 管径計測手段による計測を行った結果に基づき、適切な血管径を示す画像が撮像 された位置を診断用画像撮像位置として決定する撮像位置決定手段と、
d)前記撮像位置決定手段によって決定された位置へと前記超音波振動子を回動 又は並進させる最大血管径捕捉手段と、
を有することを特徴として 、る。
[0010] 上記超音波プローブとしては、例えば、 4Dイメージング（リアルタイム 3次元イメージ ング)用プローブとして一般的に用いられるものなどを利用することができる。なお、こ のようなプローブは、通常、図 7 (a)に示すように超音波ビームの走査方向と直交する 方向に振動子 1 laを回動させることにより走査面の切り替えを行う構成となって 、る 力 本発明に係る超音波プローブは、図 8 (a)に示すように振動子 11aを超音波ビー ムの走査方向と直交する方向に並進させることで走査面の切り替えを行うものとして ちょい。
発明の効果
[0011] 上記構成を有する本発明の超音波診断装置によれば、適切な撮像位置の探索と 該撮像位置への振動子の位置合わせを自動的に行うことができ、％FMD計測等に おける血管径の計測を円滑に行うことができるようになる。
[0012] なお、％FMD計測のように血管をその軸方向に平行な断面で撮像し、その断面画 像力も血管径を測定して診断に利用する場合には、上記超音波プローブを血管の 軸方向と超音波ビームの走査方向が略平行となるように配置して使用する。このとき 、上記超音波振動子は上記複数断面撮像手段によって該血管の軸方向と略直交す る向きに回動又は並進されることになる。この場合、上記撮像位置決定手段は画像 中の血管径が最大となる位置を診断用画像撮像位置として決定する。
[0013] 一方、その他の計測において、血管をその軸方向と直交する断面で撮影し、その 断層画像から血管径を測定して診断に利用する場合には、血管の軸方向と超音波 ビームの走査方向が交わるように上記超音波プローブを配置し、上記複数断面撮像 手段により上記超音波振動子が該血管の軸方向と略平行な向きに回動されるように する。この場合、上記撮像位置決定手段は画像中の上下方向（皮膚に垂直な方向） の血管径が最小となる位置を診断用画像撮像位置として決定するものとする。
[0014] 本発明の超音波診断装置は、更に、被検者の体表を加圧して診断対象となる血管 を一定時間駆血し、その後減圧して駆血を解除すると共に減圧開始信号を出力する 駆血手段を有し、上記複数断面撮像手段が、前記減圧開始信号に応じて上記複数 断面の撮像を開始する機能を備えたものとすることが望ましい。これにより、駆血の解 放に応じて自動的に撮像位置の微調整を開始させることができ、％FMD計測にお けるオペレータの手間を更に低減することができる。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]本発明の一実施例に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図。
[図 2]同実施例に係る超音波プローブを被検者の上腕部に当接させた状態を示す断 面図であり、上腕動脈の血管軸に平行な断面を示す。
[図 3]同実施例に係る超音波プローブを被検者の上腕部に当接させた状態を示す断 面図であり、上腕動脈の血管軸と直交する断面を示す。
[図 4]同実施例の超音波診断装置を用いた％FMD計測の手順を示すフローチヤ一
[図 5]カフ及び超音波プローブを被検者に固定した状態を示す模式図。
[図 6]モニタ上に描出される上腕動脈の軸方向断層画像の一例を示す図。
[図 7]振動子回動機構を備えた超音波プローブを説明する図であって、 (a)は該超音 波プローブによる複数断面の撮像方法を示す概念図であり、 (b)は該超音波プロ一 ブの構成例を超音波ビームの走査方向と直交する面で示した断面図である。 [図 8]振動子並進機構を備えた超音波プローブを説明する図であって、 (a)は該超音 波プローブによる複数断面の撮像方法を示す概念図であり、 (b)は該超音波プロ一 ブの構成例を超音波ビームの走査方向と直交する面で示した断面図である。
[図 9]従来の超音波診断装置による血管径測定時の血管とプローブの位置関係を血 管軸と直交する断面で示した図であって、（a)は撮像開始前の状態を、（b)は位置ず れが発生した状態を、 (c)はオペレータによる撮像位置の微調整行程を示す。 符号の説明
10· · ·超音波診断装置本体
11、 71 · · ·超音波プローブ
l la、 71a…超音波振動子
l ib…振動子回動機構
12· ··送受信制御部
13· ··回動制御部
14· ··超音波信号処理
is··表示処理部
le- モニタ
17· ' ··血管径測定部
18· ··測定結果記憶部
19· 画像保存部
20· ··制御部
21 · ··入力部
30· ··駆血ユニット
31 · "カフ
32· '·エアパイプ
33· '·圧縮ポンプ
34· ··駆血制御部
40· ··上腕部
50· ··上腕動脈 51…血管内腔
52…血管壁
61 · · ·モータの回転軸
62、 63…プーリ
64· · ·伝動べノレト
65· · ·偏心円板
66· · ·リンク
67…スライダ
発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明する。図 1に本実施例の超音波診断装置の概略構成を示す。図 2及び図 3は、本実施例の超 音波診断装置に係る超音波プローブを被検者の上腕部に当接させた状態を示すも のであり、図 2は、上腕動脈の軸方向に平行な断面を示し、図 3は上腕動脈の軸方 向と直交する断面を示す。
[0018] 超音波プローブ 11は、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して電気信号に変換するものである。本実施例に係る超 音波プローブ 11には、一次元状に配列された多数の超音波振動子で構成されリニ ァスキャン方式による超音波ビームの走査を行う振動子アレイ 1 laと、該振動子の配 列方向に平行な仮想的回転軸の回りに振動子アレイ 1 laを回動させる（すなわち、 超音波ビームの走査方向と直交する方向に振動子アレイを回動させる）振動子回動 機構 l ibとが内蔵されている。ここで、振動子回動機構 l ibは、例えば、図 7 (b)に示 すように、モータ（図示略)の回転軸 61と振動子アレイ 11aにそれぞれ取り付けられた 2つのプーリ 62、 63と、両プーリ 62、 63間に掛け渡された伝動べノレト 64等によって モータの回動力を振動子アレイ 11aに伝達する構成とすることができる。
[0019] 送受信制御部 12は、前記振動子アレイ 11aによる超音波ビームの走査を制御する ものであり、回動制御部 13は、前記振動子回動機構 l ibによる振動子アレイ 11aの 回動を制御するものである。
[0020] 超音波プローブ 11が出力する反射超音波の電気信号は、超音波信号処理部 14 に入力される。超音波信号処理部 14は、この電気信号を画像データに変換し、該画 像データに対して更に整相加算、ゲイン調整、対数圧縮等、画像表示に適したデー タ処理を行う。処理後のデータは超音波信号処理部 14から表示処理部 15に出力さ れる。表示処理部 15では、画像データ力 モニタ 16に表示するための電気信号を 生成し、この電気信号をモニタ 16に出力する。ここまでの動作が所定の周期で繰り 返し行われ、モニタ 16には超音波画像が動画として表示される。なお、オペレータの 指示に応じて該動画を任意の期間に亘り VCRから成る画像保存部 19に保存させる ことちでさる。
[0021] 血管径測定部 17は、表示処理部 15のメモリに記憶された血管の断層画像に対し 所定の画像解析アルゴリズムにより血管壁の検出及び該血管壁間の距離の計測を 行うことによって血管径を導出するものであり、測定結果記憶部 18は、血管径測定部
17による測定結果を記憶するものである。
[0022] 上記各部は CPU等力も成る制御部 20によって制御されており、該制御部 20には オペレータが設定又は指示等を入力するための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力も成る入力部 21が接続されている。
[0023] 更に、上記制御部 20は、被検者の上腕動脈を駆血するための駆血ユニット 30と接 続されている。駆血ユニット 30は、被検者の前腕部に巻き付けて使用されるカフ 31と
、カフ 31にエアを送り込むためのエアパイプ 32及び圧縮ポンプ 33、並びにこれらの 動作を制御する駆血制御部 34を備えて 、る。圧縮ポンプ 33にはエアを排出するた めの電磁弁が設けられており、駆血解除時には、該電磁弁が開放されると同時に、 カフ 31の減圧開始を知らせる減圧開始信号が超音波診断装置本体 10の制御部 20 へと出力される。更に、駆血制御部 34には、超音波診断装置本体 10に設けられた 入力部 21を介してオペレータからの指示を入力することができる。
[0024] 次に、本実施例の超音波診断装置を用いた％FMD計測の手順について図 4のフ ローチャートを用いて説明する。
[0025] (1)プローブの固定 (ステップ S 11)
まず、被検者の前腕部にカフ 31を巻き付けて 15分間安静状態とした後、上腕部 4 0の所定の位置にプローブ 11を当接させる（図 5)。このとき、プローブ 11は振動子ァ レイ 11aの配列方向（すなわち、超音波ビームの走査方向）が腕の軸方向と平行にな るようにする。続いて振動子アレイ 11aによる超音波ビームの走査を行い、上腕動脈 50の軸方向断層画像（図 6)をモニタ 16上に描出させる。オペレータは該画像をモ- タ 16上で確認しながらプローブ 11の位置や角度を手で少しずつ動かすことによって 描出される血管 50の径が最大となる位置を探し出し、プローブ 11が当該位置力も動 かないよう固定具（図示略）によって固定する。
[0026] (2)安静時血管画像の取得 (ステップ S 12)
上記の状態で超音波画像の撮像を行 ヽ、オペレータが入力部 21で所定の操作を 行うことにより該画像を所定の時間に亘つて画像保存部 19に保存させる。ここで取得 された画像を以下、「安静時血管画像」と呼ぶ。
[0027] (3)駆血 (ステップ S 13)及び解放 (ステップ S 14)
安静時血管画像の取得が完了した後、カフ 31による上腕動脈の駆血を開始する。 駆血ユニット 30では駆血制御部 34が圧縮ポンプ 33を制御して被検者の前腕部に卷 き付けられたカフ 31にエアを送り込み、カフ圧が 250mmHgに達したところでエアの 供給を停止する。その後 5分が経過すると、駆血制御部 34は圧縮ポンプ 33に設けら れた電磁弁を開放し、エアを排出させて一気に減圧を行う。このとき、駆血制御部 34 は、電磁弁の開放に伴って超音波診断装置本体 10の制御部 20に減圧の開始を知 らせる信号 (減圧開始信号)を送出する。
[0028] (4)撮像位置の微調整 (ステップ S 15)
続いて、本発明の特徴である撮像位置の微調整行程について説明する。上記減圧 開始信号が制御部 20に入力されると、制御部 20は回動制御部 13及び送受信制御 部 12に撮像位置微調整の実行を指示する。回動制御部 13は振動子回動機構 1 lb を制御することにより、図 3に示すように、振動子アレイ 11aを所定の角度間隔で回動 させ、送受信制御部 12は振動子アレイ 11aを制御して各回動角においてリニアスキ ヤン方式による超音波走査を実行させる。これにより、断面位置が少しずつ異なった 上腕動脈 50の軸方向断層画像が順次撮像されてモニタ 16上に描出される。
[0029] 血管径測定部 17では、画像表示のために表示処理部 15のメモリに格納された画 像データ（各画素の輝度値)からその輝度分布に基づいて血管内腔 51と 2つの血管 壁 (皮膚から近 、側と遠 、側） 52との境界位置（図 6の矢印で示した箇所)を検出し、 両境界位置の間の距離を血管径として測定する。各画像について得られた測定値 は、該画像が撮像された際の振動子アレイ 11aの角度位置と関連づけて測定結果記 憶部 18に記憶される。なお、このような血管壁の検出及び血管径の計測には、例え ば、従来既知のアルゴリズムを用いることができる。
[0030] 所定枚数の画像の撮像と血管径の計測が完了すると、各画像につ ヽて計測された 血管径の値が測定結果記憶部 18から読み出され、各測定値が比較される。これによ り最大の血管径を示す画像が特定されると共に、該画像が撮像された際の振動子ァ レイ 11aの角度位置が最大血管径を捕捉可能な撮像位置として決定される。これ〖こ 従い、回動制御部 13の制御により該撮像位置まで振動子アレイ 11aが回動され、当 該撮像位置にぉ 、て以降の撮像が行われる。
[0031] (5)解放後血管画像の取得 (ステップ S16)
上記撮像位置の微調整が完了したら、オペレータが入力部 21を介して画像の保存 を指示し、駆血の解除力 所定の時間が経過するまでの間、上記プローブ 11によつ て描出される上腕動脈 50の断層画像を画像保存部 19に保存させ、撮像を完了する 。このとき取得された画像を以下、「解放後血管画像」と呼ぶ。
[0032] (6) %FMDの算出（ステップ S 17)
以上の一連の撮像行程が完了した後、オペレータが入力部 21を操作することによ り、画像保存部 19に保存された安静時血管画像を再生させる。更に、所定の操作を 行うことにより適切な時点で画像をフリーズさせ、血管径の測定を指示すると、血管径 測定部 17は上記ステップ S 15と同様に画像の輝度分布に基づ!/ヽて、該画像中に描 出された血管 50の直径を測定し、得られた値を安静時最大血管径 Dとして測定結
0
果記憶部 18に記憶する。なお、このような画像のフリーズ及び血管径の測定を複数 回繰り返して行い、得られた値を平均化することでより精度の高い結果を得られるよう にしてもよい。更に、同様にして、画像保存部 19に保存された解放後血管画像から 解放後最大血管径 Dを測定し、上述の式（1)を用いてこれら D及び Dの値から％F
1 0 1
MDを算出してモニタ 16上に表示する。
[0033] 以上のように、本実施例の超音波診断装置によれば、振動子回動機構 l ibを備え た超音波プローブ 11により振動子アレイ 11aを回動させると共に、血管径測定部 17 による測定結果を基に最大血管径を描出可能な角度位置を探索し、自動的に撮像 位置の微調整を行うことができる。このため、従来のように、オペレータがプローブ 11 の位置や角度を手動で微調整する必要がなくなると共に、解放後最大血管径の計 測に適した画像を確実に描出及び保存することができるようになる。また、このような 撮像位置の微調整は、駆血ユニット 30から送出される減圧開始信号に応じて自動的 に開始されるため、％FMD計測に係るオペレータの手間を一層低減することができ 、円滑な計測を行うことができるようになる。
[0034] 以上、実施例を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明したが、 本発明は上記実施例に限定されるものではなぐ本発明の趣旨の範囲内で種々の 変更が許容されるものである。例えば、本発明の超音波診断装置による撮像位置の 微調整は、上記実施例のように駆血解放時におけるプローブと血管の位置ずれ修正 のために用いるほか、一連の測定開始前に超音波プローブを上腕部に固定する際 の位置合わせなどにも利用することができる。このような場合、上述のようにプローブ を固定具によつて上腕部に固定する際には大まかな位置合わせのみを行い、その後 、本発明の複数断面撮像手段、撮像位置決定手段、及び最大血管径捕捉手段を利 用して詳細な位置合わせを行う。なお、この場合には、上記実施例のように駆血ュ- ットからの減圧開始信号を受けて自動的に撮像位置の微調整を開始するほか、オペ レータの指示に応じて撮像位置の探索を開始することのできる構成とする。
[0035] また、本発明の超音波診断装置に係る超音波プローブとしては、上記実施例のよう な振動子回動機構の代わりに、振動子を超音波ビームの走査方向と直交する方向 に所定間隔で並進させるための振動子並進機構を備えたものを用いてもよい。この 場合、該振動子並進機構は、例えば、図 8 (b)に示すように、モータ（図示略)の回転 軸 61に取り付けられた偏心円板 65と、リンク 66、及びスライダ 67によってモータの回 動を振動子 11aの並進運動に変換する構成等とすることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 血管の超音波断層画像を撮像し、該画像に基づ!、て血管径の計測を行う血管径 計測手段を備えた超音波診断装置において、
a)超音波ビームの走査を行う超音波振動子を有し、該超音波振動子が前記超音 波ビームの走査方向と直交する向きに回動又は並進可能な超音波プローブと、 b)前記超音波振動子を所定の間隔で回動又は並進させ、各位置において該振動 子による超音波ビームの走査を行うことにより、複数の断面における前記血管の超音 波断層画像を撮像する複数断面撮像手段と、
c)前記複数断面撮像手段によって撮像された各超音波断層画像につ！ヽて上記血 管径計測手段による計測を行った結果に基づき、適切な血管径を示す画像が撮像 された位置を診断用画像撮像位置として決定する撮像位置決定手段と、
d)前記撮像位置決定手段によって決定された位置へと前記超音波振動子を回動 又は並進させる最大血管径捕捉手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
[2] 上記超音波プローブが、診断対象となる血管の軸方向と上記超音波振動子による 超音波ビームの走査方向が略平行になるように配置されるものであり、
上記撮像位置決定手段が、最大の血管径を示す画像が撮像された位置を診断用 画像撮像位置として決定することを特徴とする請求項 1に記載の超音波診断装置。
[3] 更に、
e)被検者の体表を加圧して診断対象となる血管を駆血し、所定時間経過後に減圧 して駆血を解除すると共に減圧開始信号を出力する駆血手段、
を有し、
上記複数断面撮像手段が、前記減圧開始信号に応じて上記複数断面の撮像を開 始することを特徴とする請求項 1又は 2に記載の超音波診断装置。
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