CN1845707A - 生物体信号监视装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种优良的生物体信号监视装置，可以对因体动或振动而运动的生物体组织模拟地如静止那样进行观察。逆校正处理部(114)根据移动量检测部(113)检测出的生物体组织的移动量，而对B模式图像实施逆校正，并将与因体动而运动的生物体组织对应的B模式图像作为模拟的静止图像信息输出，运算处理部(115)对来自逆校正处理部(114)的模拟的静止图像信息实施平均化或滤波处理等运算处理，从而除去随机噪声成分。由此，可以清楚地显示作为生物体组织的、例如血管壁的轮廓部分。

Description

生物体信号监视装置
技术领域
本发明涉及医疗使用的超声波诊断装置，特别涉及非侵扰并且连续地测量由心搏等体动引起的体内组织的移动量的测量、轮廓提取、血管径的测量、血管壁(颈动脉)的脉管内膜厚度(以下，称为IMT(Intiam Media Thickness)值)等、并使用该测量结果进行动脉硬化等的诊断的生物体信号监视装置。
背景技术
以往，作为使用超声波诊断装置非侵扰并且连续地测量生物体组织或血管壁的边界判定、血管内径值的测量、IMT值的测量等的方法，已知有以标准的生物体组织结构或血管壁结构为前提，求出根据图像数据的亮度信号计量的IMT值(例如，参照(日本)特开2000-271117号公报(第3页、图1)和(日本)专利第2889568号公报(第5页、图8))等。但是，使因体动而运动的体内组织模拟地如静止并显示的现有技术、或将模拟地如静止的信息用于体内组织的结构解析的现有技术，不是与文献公知发明有关的技术，所以没有应记载的现有技术文献信息。
在上述以往的技术中，在实施生物体组织的边界提取等时，取得随机噪声成分被抑制到一定以下的静止图像成为必要条件。但是，在作为对象的生物体组织因体动等而运动的情况下，若用普通的图像用噪声滤波器等除去随机噪声成分，作为图像解析的对象的生物体组织成分也受到噪声滤波器的影响而发生轮廓的清晰度下降等不良影响，从而不能进行生物体组织的正确的结构解析的情况居多。
特别是在以颈动脉为对象的实际的医疗诊断时，由于在对对象的血管壁结构进行解析时利用图像数据的亮度信息，所以在内膜亮度低的生物体等中，随机噪声成分和对应于内膜组织的亮度差很小，存在生物体组织的正确的结构解析不能稳定并且容易地实施的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题完成的发明，其目的在于，提供优良的生物体信号监视装置，如果使由体动引起的生物体组织的运动模拟地如静止、或以生物体组织的移动量进行逆校正，则尽管是动态图像，也可以将运动着的生物体组织模拟地如静止那样来观察，此外，使用普通的图像用噪声滤波器，可以除去因体动而运动的生物体组织部分中内在的随机的噪声成分，将除去了噪声的回波数据再次逆变换而返回到生物体组织因体动而移动的状态，从而能够提供将因体动而移动的生物体组织部分中内在的随机噪声成分削减后的清楚的B模式图像。
为了实现上述目的，本发明的第1生物体信号监视装置包括：超声波发送接收机构，向生物体内发送超声波脉冲，接收来自生物体组织的超声波回波并变换为电信号；移动量检测机构，解析由超声波发送接收机构获得的来自生物体组织的超声波回波信号的相位，检测出由心搏引起的体动或振动造成的生物体组织的移动量；校正机构，根据移动量检测机构检测出的生物体组织的移动量进行超声波图像信号的校正；以及显示机构，显示由校正机构校正过的图像。
根据这种结构，可提供一种优良的生物体信号监视装置，将生物体组织的移动量在超声波图像中进行逆校正，从而可在显示图像上将因体动或各种振动而运动的生物体组织模拟地如静止那样进行观察。
此外，本发明的第1生物体信号监视装置包括生成机构，所述生成机构对超声波回波信号实施加法平均和滤波处理，来生成降低了随机噪声成分的模拟静止图像信息。
根据这种结构，可以提供一种优良的生物体信号监视装置，通过利用不受体动的影响而总是来自一定部位的信息，并实施加法平均及各种滤波处理，从而可以生成降低了随机噪声成分的模拟静止图像信息。
此外，本发明的第1生物体信号监视装置，对实施了滤波处理的超声波回波信号进行校正，并返回到由于体动或振动从而生物体组织移动的显示状态。
根据这种结构，可以提供一种优良的生物体信号监视装置，能够提供将因体动而移动的生物体组织部分中内在的随机噪声成分降低后的清楚的B模式图像。
此外，本发明的第1生物体信号监视装置包括解析机构，所述解析机构利用显示机构对生物体组织结构的边界提取和内部结构进行解析，所述显示机构将因体动或振动而移动的生物体组织模拟地显示为如静止一样。
此外，为了实现上述目的，本发明的第2生物体信号监视装置包括：超声波发送接收机构，向生物体内发送超声波脉冲，接收来自生物体组织的超声波回波并变换为电信号；移动量检测机构，对由超声波发送接收机构获得的来自生物体组织的超声波回波信号的相位进行解析，并检测因心搏引起的体动或振动造成的生物体组织的移动量；以及解析机构，利用移动量检测机构，对生物体组织结构的边界提取和内部结构进行解析。
此外，本发明的第1和第2生物体信号监视装置，包括滤波处理机构，所述滤波处理机构对由解析机构获得的生物体组织的边界位置的值和在接近的多个部位求出的边界位置的值实施滤波处理。
根据这种结构，可以提供能够实现平滑的边界分割的优良的生物体信号监视装置。
此外，本发明的第1和第2生物体信号监视装置，包括误差降低机构，所述误差降低机构将解析机构获得的生物体组织的边界位置的结果与规定的周期(例如：心搏周期)以上的之前的边界位置的结果进行比较，对各个边界位置的数据进行平均处理。
根据这种结构，可以提供能够降低由噪声混入引起的边界位置检测的误差的优良的生物体信号监视装置。
此外，本发明的第1和第2生物体信号监视装置，包括判断机构，所述判断机构将由移动量检测机构检测出的生物体组织的移动量与规定的周期(例如：心搏周期)以上的之前的移动量检测检测结果进行比较，来判断生物体组织的边界提取的稳定(一定)程度。
此外，本发明的第1和第2生物体信号监视装置，包括根据由解析机构获得的边界提取的结果、为了在显示图像上使监视对象部位明确而除去监视对象以外的图像或改变各个亮度或色调的机构。
此外，本发明的第1和第2生物体信号监视装置，包括根据由解析机构获得的边界提取的结果、为了在显示图像上使监视对象部位明确而除去监视对象以外的图像或改变各个亮度或色调的机构。
此外，本发明的第1和第2生物体信号监视装置，包括在观测对象为血管壁的情况下、将使心搏引起的搏动成分模拟地如静止的状态并且除去了随机噪声成分的状态下的图像被获得的情况用于血管组织的结构分析、并求出血管内径值的机构。
这种情况下，优选包括求出多个部位的血管内径值的机构。
此外，优选包括根据多个部位的超声波探头表面和被观测的血管壁的距离信息、对血管内径值进行角度校正的机构。
此外，优选包括将由移动量检测机构检测出的生物体组织的移动量与规定的周期(例如：心搏周期)以上的之前的移动量检测结果进行比较、来判断血管内径值计量的稳定(一定)程度的机构。
此外，优选包括根据所获得的血管内径值和心搏引起的血管壁的移动量，计算血管内径值的变化状态的机构。
此外，本发明的第1和第2生物体信号监视装置，包括在观测对象为颈动脉的情况下、将使心搏引起的搏动成分模拟地如静止的状态并且除去了随机噪声成分的状态下的图像被获得的情况、或对体动和振动引起的生物体组织的移动量进行检测的情况用于颈动脉的结构分析、来求出作为动脉硬化指标之一的脉管内膜厚度(IMT)值的机构。
这种情况下，优选包括同时计算两个部位以上的IMT值的机构。
此外，优选包括将从多个部位获得的最大的IMT值的观测场所显示在血管的纵轴截面的超声波图像上的机构。
此外，优选包括根据超声波探头和被观测的血管壁的距离(深度)信息、对IMT值进行角度校正的机构。
此外，优选包括将由移动量检测机构检测出的生物体组织的移动量与规定的周期(例如：心搏周期)以上的之前的移动量检测结果进行比较、来判断IMT值计量的稳定(一定)程度的机构。
此外，优选是包括对在邻近的多个部位求出的IMT值进行比较、来判断IMT值计量的稳定(一定)程度的机构。
此外，优选包括根据所获得的IMT值和心搏引起的血管壁的移动量、计算IMT值的变化状态的机构。
此外，优选包括：根据所获得的IMT值和心搏引起的血管壁的移动量计算IMT值的变化状态的机构；以及根据所算出的变化量、计算从内膜至中膜的IMT测量对象部位的硬度值的机构。
此外，为了实现上述目的，本发明的第3生物体信号监视装置包括：超声波发送接收机构，向生物体内发送超声波脉冲，接收来自生物体组织的超声波回波并变换为电信号；移动量检测机构，对由超声波发送接收机构获得的来自生物体组织的超声波回波信号的相位进行解析，计算心搏引起的体动造成的生物体组织的移动量；计算机构，根据特定期间内的生物体组织的移动量，计算生物体组织的硬度值；显示机构，根据所算出的硬度值进行色彩区分、来二维显示硬度值信息；以及根据所述生物体组织的移动量、使被显示的硬度值信息伸缩显示为与动态的B模式图像一致的机构。
根据本发明，具有以下明显的效果：可提供优良的生物体信号监视装置，如果使体动产生的生物体组织的移动模拟地如静止、或以生物体组织的移动量进行逆校正，则尽管是动态图像，但也可以将运动着的生物体组织模拟地如静止那样来观察，此外，使用普通的图像用噪声滤波器可以除去因体动而运动着的生物体组织部分中内在的随机的噪声成分，并将除去了噪声的回波数据再次逆变换而返回到生物体组织因体动而移动的状态，由此，能够提供将因体动而移动的生物体组织部分中内在的随机噪声成分削减的清楚的B模式图像。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的生物体信号监视装置的一结构例的方框图。
图2是本发明的第1实施方式的生物体信号监视装置中的血管壁因心搏移动的状态中的回波亮度值的示意图。
图3是表示本发明的第1实施方式的生物体信号监视装置中的血管壁因心搏而成为不清晰的轮廓状态中的B模式图像(通常的图像)的显示画面的示意图。
图4是本发明的第1实施方式的生物体信号监视装置中的血管壁未受到心搏的影响而为静止的状态中的回波亮度值的示意图。
图5是本发明的第1实施方式的生物体信号监视装置中的血管壁未受到心搏的影响而成为清晰的轮廓状态中的B模式图像(模拟的静止图像)的显示画面的示意图。
图6是本发明的第6实施方式的生物体信号监视装置中的血管壁因心搏引起的移动状态的示意图。
图7是本发明的第6实施方式的生物体信号监视装置中的血管壁的收缩期中的B模式图像和硬度值显示区域的显示画面的示意图。
图8是本发明的第6实施方式的生物体信号监视装置中的血管壁的扩张期中的B模式图像和硬度值显示区域处于不一致状态的显示画面的示意图。
图9是本发明的第6实施方式的生物体信号监视装置中的即使在扩张期B模式图像和硬度值显示区域也处于一致状态的显示画面的示意图。
图10是本发明的第2实施方式的生物体信号监视装置中的边界因生物体组织的体动而为不清晰的状态的说明图。
图11是本发明的第2实施方式的生物体信号监视装置中的除去了生物体组织的体动后边界为清晰的状态的说明图。
图12是本发明的第3实施方式的生物体信号监视装置中的在实施多个边界检测的状况下分割关心区域的状态的说明图。
图13是本发明的第2实施方式的生物体信号监视装置中的对多个部位获得的边界位置进行滤波处理的状态的说明图。
图14是本发明的第4实施方式的生物体信号监视装置中的对IMT值进行准确度校正的说明图。
图15是本发明的第5实施方式的生物体信号监视装置中的用于求IMT值的边界检测的说明图。
图16是本发明的第5实施方式的生物体信号监视装置中的IMT值因心搏引起的变化状态的说明图。
图17是本发明的第3实施方式的生物体信号监视装置中的通过与移动轨迹的比较来判断测量的稳定性的状态的说明图。
图18是用于说明本发明的第1实施方式的生物体信号监视装置中的通过对模拟静止图像进行逆校正来生成清楚的B模式图像的图。
图19是本发明的第4实施方式的生物体信号监视装置中的通过边界检测来求血管内径值的状态的说明图。
图20是本发明的第4实施方式的生物体信号监视装置中的血管内径值因心搏引起的变化状态的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的优选实施方式。再有，在以下的实施方式中，以观察颈动脉的情况为例进行说明。
(第1实施方式)
以下，参照从图1至图5、以及图18来说明本发明的第1实施方式。
图1是表示本发明的第1实施方式的生物体信号监视装置的一结构例的方框图。
由超声波探头101接收的回波信号经由接收部110和延迟合成部111，被传送到移动量检测部113。该移动量检测部113按相位跟踪法来检测生物体组织因脉动而进行移动的量。接着，对于来自B模式处理部112的图像信息，仅移动量检测部113获得的移动量的部分在作为校正机构的逆校正处理部114中被抵消(被逆校正)，从而尽管是动态图像，但被生成体动成分为静止的模拟的静止图像。而且，由运算处理部115除去随机噪声，并由显示部116显示在监视器上。
图2是在图1所示的扫描线106的位置上获得的接收信号的回波亮度值107(图1)因心搏周期而变动的状况的示意图。从该回波亮度值107的边界(阶差)部的变化，可以表示血管壁的轮廓部分移动的状况。即，在由心电图(以下，简称为ECG)波形200表示的心搏周期中，血管截面重复进行扩张期201和收缩期202，该血管壁重复进行边界移动量203所示的区域的移动。由于这样进行变动，所以在进行血管壁的结构解析时不倾向于使用动态图像。此外，消除一般的随机噪声成分的滤波功能在边界移动量203的区域中也不是有效的。图3表示在此时的B模式图像(通常的图像)300上，血管壁301、302的移动状态，可知血管壁成为不清晰的轮廓303、304。特别是可知在粥样斑块(粉瘤)305等的结构解析中不倾向于动态图像。
但是，在本实施方式，如图4所示，在ECG波形400所示的心搏周期中，血管截面重复进行扩张期401和收缩期402，但由于可以计算血管组织的移动量，所以在逆校正处理部114中，如果以该移动量进行逆校正，则变动校正量403作为运动成分被除去，所以回波亮度值407不因心搏周期而变化，尽管是动态图像，但生成体动成分为静止的模拟的静止图像。图5表示在此时的B模式图像(模拟的静止图像)500上血管壁501、502为静止的状态，可知血管壁成为清晰的轮廓503、504。特别是在粥样斑块(粉瘤)505等的结构解析中，尽管是动态图像，但可知获得有与静止图像同样的稳定的图像。
此外，利用不受体动的影响而始终为来自一定部位的信息，实施加法平均或各种滤波处理，从而也可从模拟静止图像信息中削减随机噪声成分。
另一方面，在图18中，表示通过将在模拟的静止图像的状态下实施了滤波处理的回波数据再次逆变换而返回到生物体组织因体动而移动的状态，从而可以提供将因体动而移动的生物体组织部分中内在的随机噪声成分削减后的清晰的B模式图像的状况。
在以ECG波形1800所示的心搏周期中，血管截面重复进行扩张期1801和收缩期1802。此外，由于在各超声波回波信号中包含有随机噪声，所以通过各超声波回波信号的相关运算等来实施各种滤波，但血管壁1810的边界部分如边界移动量1811所示那样，由于生物体组织变动而不能获得通常的滤波效果。因此，随机噪声没有被从各超声波回波信号的边界移动部分除去，而残留如超声波回波信号1812所示的噪声。
此时，如果利用能够计算血管组织的移动量的情况，以该移动量进行逆校正，则血管壁1820的变动校正量1821作为运动成分被除去，所以通过实施普通的相关运算等的滤波处理，可以生成将随机噪声除去的超声波回波信号1822。
而且，通过将获得的超声波回波信号1822再次进行逆变换来返回到生物体组织因体动进行移动的状态，如超声波回波信号1832所示，从血管壁1830的因体动进行移动的部分1831也可获得随机噪声被除去的回波信号。因此，如果由成为清晰的状态的各回波信号生成B截面图像，则可以提供将在因体动进行移动的生物体组织部分中内在的随机噪声成分削减后的清晰的B模式图像。
本实施方式也可三维地实施，在心脏等的外科手术时，可实时地掌握因脉动而在上下(左右)方向上移动的心肌壁或其他脏器等的边界组织的移动量。例如，在远程手术等时，使针对映出心脏的CCD照相机的臂或照相机的输出信号所检测出的移动量反馈，再使CCD照相机或照相机的输出信号与心肌的运动同步并三维地运动，由此，监视器上显示的心脏模拟地如静止那样被观看，从而患部的观察非常容易。而且，如果是可以远程地使用手术刀等手术器械的环境下，则与CCD照相机同样地反馈由远程操作臂检测出的移动量，并与心肌的运动同步并三维地运动，从而还可以一边观看模拟静止显示的监视器图像、一边以与处置静止的脏器的情况相同程度的容易度来对脉动的心脏实施手术。
如以上那样，根据本实施方式，可提供优良的生物体信号监视装置，如果使体动引起的生物体组织的移动模拟地如静止、或以生物体组织的移动量进行逆校正，则尽管是动态图像，也可以将运动着的生物体组织模拟地如静止那样来观察，此外，使用普通的图像用噪声滤波器，可以除去因体动而运动的生物体组织部分中内在的随机的噪声成分，将除去了噪声的回波数据再次逆变换而返回到生物体组织因体动而移动的状态，从而能够提供将因体动而移动的生物体组织部分中内在的随机噪声成分削减后的清楚的B模式图像。
(第2实施方式)
下面，参照图10、图11和图13来说明本发明的第2实施方式。
在图10中，着眼扫描线1006时，如动态图像的回波亮度值1007的曲线图所示那样，从回波亮度值1007起边界位置也随着生物体组织的移动而变动，所以在边界位置的识别时生成误差的可能性高，特别是在具有需要细致的医疗诊断的粥样斑块(粉瘤)1005的生物体的情况下，因该部位的内容物的成分等而发生回波亮度值的不匀，所以超声波回波信号的亮度值不一样，如B模式图像1000的不清楚的轮廓1003a、1004a所示，难以正确地判定血管壁1001、1002的边界位置。
因此，通过设置对超声波回波信号的相位进行解析、并计算因心搏等的体动或各种振动产生的生物体组织的移动量的机构，如图11所示，可以使B模式图像1100模拟地如静止，从而即使将扫描线1106的部分的超声波回波信号在一个心搏上重合，也如回波亮度值1107、以及清楚的轮廓1103b、1104b所示那样被清楚地表现。因此，可以容易地实现血管壁1101、1102的正确的边界判定。
而且，通过在运算处理部115(图1)中设置存储用于边界判定的阈值数据的存储器，还可以自动地判定边界。
此外，如果对超声波回波信号的相位进行解析，监视因心搏等体动或各种振动产生的生物体组织的移动量，则即使没有生成模拟的静止图像，也可以掌握生物体组织的边界位置移动的状况，同样地也可容易地求出血管壁1101、1102。
此外，通过将在与获得的生物体组织的边界位置的值接近的多个部位求出的边界位置的值由运算处理部115(图1)软件式地进行滤波处理，也可实现平滑的边界分割。
此外，通过使滤波处理时的阈值在任意的范围内自动地变动，并与回波亮度值连结，提取、保存数据，从而可以更平滑地进行生物体组织的边界分割。
此外，图13将每个特定周期(例如，心搏周期)获得的ROI(关心区域)内的边界检测结果按时间顺序作为帧(A)1310、帧(B)1320来表示。在实际的诊断现场，因生物体的体动或呼吸状态、以及超声波探头的固定状态等多个因素，在血管壁的运动位移的跟踪信息中混入噪声，作为结果，在血管壁的边界检测中也表现有噪声1313(或噪声1329)的影响。为了将这种噪声的影响抑制到最小限度，在将位置f的边界检测位置函数定义为K(f)的情况下，通过对邻近的多个部位实施以下(算式1)所示的滤波处理，或为了与规定的周期之前的结果进行比较而实施(算式2)所示的滤波处理，由此可以生成如帧(校正后)1300那样的将噪声的影响抑制到最小限度的边界检测图像。这些滤波处理可由运算处理部115(图1)软件式地实现。K(1303)＝{K(1312)+K(1313)+K(1314)}/3K(1309)＝{K(1328)+K(1329)+K(1330)}/3…(算式1)K(1303)＝{K(1313)+K(1323)}/2K(1309)＝{K(1319)+K(1329)}/2        …(算式2)
再有，这里为了简化，使用邻近的左右各一个部位的值，但即使在两个部位以上的多个范围内实施滤波处理，也可以获得同等以上的效果。此外，实施有基于单纯的加法平均的滤波处理，但通过变更滤波处理的加权或运算式、以及使多个滤波处理复合，可获得同等以上的效果。此外，对于边界检测前的血管壁的振幅位移运动量，即使在实施了各种滤波处理后实施边界检测，也可获得同等以上的效果。
如以上那样，根据本实施方式，通过对超声波回波信号的相位进行解析，并监视心搏等体动或各种振动造成的生物体组织的移动量，可以容易地求出血管壁。此外，通过对在邻近的多个部位所求出的边界位置的值实施滤波处理，还可以实现平滑的边界分割。此外，可以提供优良的生物体信号监视装置，通过对在每个特定周期获得的边界检测结果实施滤波处理，或与规定的周期之前的结果比较，可以生成将噪声的影响抑制到最小限度的边界检测图像。
(第3实施方式)
下面，参照图17和图12来说明本发明的第3实施方式。
本实施方式是在生物体和超声波探头的位置关系相同、已获得生物体停止呼吸从而保持稳定状态等理想的测量数据的情况下，利用每心搏的血管壁的移动轨迹相近似，由运算处理部115(图1)软件式地判断用于计量IMT值或血管内径值的测量本身的稳定(一定)程度。
如图17所示，例如，可以在与ECG波形1700的心搏周期同步的前一个周期的移动轨迹1710的轨迹中，将加入了任意设定的容许误差范围1711的区域范围和下次的测量周期的轨迹进行比较，在如稳定测量时的轨迹1720那样始终收敛在容许误差范围1711内的情况下，可判断为是稳定的测量，在如不稳定时的轨迹1730那样在脱离容许误差范围的地方的情况下，判断为是不稳定的测量。通过将该信息实时地通知测量者，可在测量中判断当前的测量结果是否是可靠的信息，其结果，还可以期待测量时间也缩短的效果。
无论是与前一个周期的差分的比较，还是不与前一个而与从过去的多个周期求出的稳定轨迹的比较，都可获得同样的效果。此外，即使将区别稳定和不稳定的阈值变动，也可获得进一步的效果。此外，关于根据不适合的边界判定的回波亮度值求出的值(例如，模拟边界判别位置等)，即使前一个周期中获得的值与当前周期的值进行比较，也可获得同样的效果。此外，通过利用生物体的结构性上邻近的多个部位的IMT值为近似的值的情况，从而比较邻近的多个部位的IMT值的近似程度等，使判断多个测量稳定程度的功能组合，从而将判断为稳定测量的阈值提高，还可进一步提高测量结果的可靠性。
此外，如图12所示，对于多条扫描线(N条)，通过实施与第2实施方式同样的边界检测，可将ROI(关心区域)1202内存在的来自血流部1203的信息和来自血管壁1204的信息区分开。因此，在医疗诊断时，可以在二维图像上消除来自不需要的血流部分的噪声成分等，或生成对血流部1203和血管壁1204等的每个生物体组织实施了改变各自的亮度或色调等处理的图像。
如以上那样，根据本实施方式，由于能够判断用于计量IMT值或血管内径值的测量本身的稳定(一定)程度，并将该信息实时地通知测量者，可在测量中判断当前的测量结果是否是可靠的信息，其结果，还可以期待测量时间也缩短的效果。
此外，由于利用生物体的结构上邻近的多个部位的IMT值为近似的值的情况，比较邻近的多个部位的IMT值的近似程度等，使判断多个测量稳定程度的功能组合，从而将判断为稳定测量的阈值提高，并还可进一步提高测量结果的可靠性。
而且，通过实施边界检测，在医疗诊断时，可以在二维图像上消除来自不需要的血流部分的噪声成分等，或生成对血流部和血管壁等的每个生物体组织实施了改变各自的亮度或色调等处理的图像。
因此，可以提供具有以上优点的优良的生物体信号监视装置。
(第4实施方式)
下面，参照图19、图20和图14来说明本发明的第4实施方式。
如图19所示，通过对血管前壁1901和血管后壁1902实施与第2实施方式同样的边界检测，可以求出扫描线1906上的边界位置At点和Ab点的位置。同时，由于还可以掌握At点和Ab点的各自的深度，所以通过由运算处理部115(图1)根据边界位置At点和Ab点的深度信息取得差分，也可容易地求出血管内径值。
此外，例如，通过由线性阵列式的超声波发送接收机构移动开口部，也可在扫描线1906以外同时求出多个部位的血管内径值。
而且，图14表示可以血管壁的位置信息进行血管内径值的角度校正，所述血管壁利用除去了体动成分的模拟的静止图像进行了边界判定。
1400是超声波探头，1401是扫描线(A)，1402是扫描线(B)，点Ab是扫描线(A)1401上的血管壁的边界位置，点Bb是扫描线(B)1402上的血管壁的边界位置，Db是Ab点和Bb点的深度差，L是扫描线(A)1401和扫描线(B)1402的平行距离，Ds是At点和Ab点之间的距离，即是角度校正前的内径值。因此，对于由扫描线(A)1401求出的血管内径值Ds实施了角度校正的血管内径值Dc可以按以下的(算式3)来求出。
Dc＝Ds×cos{atan(Db/L)}            …(算式3)
不用说，使用作为靠近体表侧的内膜位置的At点和Bt点的深度差Dt，也可进一步提高角度校正的精度。
此外，与第3实施方式同样，将移动量检测部113(图1)检测出的生物体组织的移动量与规定的周期(例如，心搏周期)以上的之前的移动量检测结果进行比较，也可以判断血管内径值计量的稳定(一定)程度。
而且，如图20所示，通过将与ECG波形2000的心搏周期同步的血管内径值观测一心搏期间以上，可以计算边界移动量2003和扩张期的内径值2001、缩小期的内径值2002等血管内径值的变化状态，所以还可以求出在动脉硬化的诊断等中有用的内径变化参数。
如以上那样，根据本实施方式，可以容易地求出血管内径值，同时还可以求出多个部位的血管内径值。而且，可以进行血管内径值的角度校正，与规定的周期(例如，心搏周期)以上的之前的移动量检测结果进行比较，还可以判断血管内径值计量的稳定(一定)程度。此外，可以提供优良的生物体信号监视装置，由于通过将与心搏周期同步的血管内径值观测一心搏期间以上，可以计算血管内径值的变化状态，所以能够求在动脉硬化的诊断等中有用的内径变化参数。
(第5实施方式)
下面，参照图1 5和图16来说明本发明的第5实施方式。
为了利用超声波回波信号的亮度值来测量IMT值，以内膜边界的亮度比中膜边界的亮度更低的标准的血管壁结构为前提，需要设定双重的阈值，来求出内膜部的边界和中膜部的边界的两个部位的边界位置，若着眼于图15所示的作为扫描线1502上的血管壁的R1点和R2点之间，则如接收信号的回波亮度1510的曲线图所示那样，从通常图像的回波亮度值1510，随着生物体组织的移动，E1点和E2点部分的边界位置也变动，所以在边界位置的识别时生成误差的可能性高。相反，如模拟静止图像的回波亮度1520的曲线图所示那样，在生物体的移动量被校正过的图像中，如S1点和S2点部分所示，血管壁的轮廓被清晰地表现，所以可以由运算处理部115(图1)软件式地、容易地实现正确的边界判定。因此，通过求出内膜和中膜的距离，可以作为IMT值来提供。
同样地，也可以同时求出两个部位以上的IMT值。此外，在医疗现场，在诊断中使用血管内的值最大的IMT值的情况居多，但可以在超声波图像上监视显示或数值显示观测到从多个部位算出的IMT值之内的最大的值的部位。而且，即使是血管图像不与体表平行的情况，也可以按与血管内径值同样的方法来对IMT值实施角度校正。
并且，可以将移动量检测部113(图1)检测出的生物体组织的移动量与规定的周期(例如：心搏周期)以上的之前的移动量检测结果进行比较，判断IMT值计量的稳定(一定)程度，或与邻近的多个部位求出的IMT值比较，从而也可判断IMT值计量的稳定(一定)程度。
而且，通过进行经过一定期间以上的观测，例如，还可以根据相对于图16的ECG波形1600的心搏周期的对象部位的移动量的大小、峰值的延迟时间等，计算作为生物体的组织的硬度值(弹性率、粘性、组织结合性等)、IMT值的变化状态或IMT部的硬度值等。例如，对于图16的与ECG波形1600的心搏周期同步的内膜移动量的轨迹1610所示的移动量，若中膜移动量的轨迹1620进行比较，则可知中膜移动量比内膜的移动量少。这表示由于从位于IMT范围的内膜到中膜的组织的硬度值低，即柔软，所以在心搏造成的血管内的压力变化中，如(内膜移动量)-(中膜移动量)的轨迹1630所示那样，压力升高则IMT值变小。因此，通过观测心搏基准时间(例如，R波时)，还可以掌握一心搏期间中的变化量和最大值、最小值、或平均值等的IMT值的变化状态。
此外，根据心搏基准时间中的IMT值的变化状态的观测数据，例如按以下的(算式4)表示的那样，可以计算IMT计量对象部位的硬度值(Er)。
Er＝(R波时的IMT值)/(IMT值变化量)    …(算式4)
如以上那样，根据本实施方式，可以用生物体的移动量被校正过的图像来容易地实现正确的边界判定，可以通过求出内膜和中膜的距离来计算IMT值。此外，也可以同时求出两个部位以上的IMT值。此外，由于在医疗现场，在诊断中使用血管内的值最大的IMT值的情况居多，所以可以在超声波图像上监视显示或数值显示观测到从多个部位算出的IMT值之内的最大的值的部位。而且，即使是血管图像不与体表平行的情况，也可用与血管内径值相同的方法对IMT值实施角度校正。而且，与规定的周期(例如，心搏周期)以上的之前的时间变化计量结果进行比较，判断IMT值计量的稳定(一定)程度，或与在邻近的多个部位求出的IMT值进行比较，也可以判断IMT值计量的稳定(一定)程度。而且，通过观测心搏基准时间(例如，R波时)，也可以掌握一心搏期间中的变化量和最大值、最小值、或平均值等IMT值的变化状态。此外，可以提供优良的生物体信号监视装置，根据心搏基准时间中的IMT值的变化状态的观测数据，可以计算IMT计量对象部位的硬度值。
(第6实施方式)
下面，参照图6至图9来说明本发明的第6实施方式。在本实施方式，说明根据在特定心搏周期取得的生物体组织的移动量，将生物体组织的硬度值以彩色显示等方式重合显示在B模式图像上的情况。
如图6所示，在ECG波形600所示的心搏周期(A)和心搏周期(B)的各个心搏周期，血管截面重复进行收缩期601和扩张期602。在该收缩期603时间点上的B模式图像是图7所示的收缩期的图像700。在图7中，血管壁701和702的间隔最小，在心搏周期(A)的期间算出的生物体组织的硬度值信息被彩色显示在硬度值显示区域703上，B模式图像700和硬度值信息的位置和大小重合。
但是，如图8所示，在血管截面为扩张期602的时间点上，B模式图像为扩张期的图像800，血管壁801和802的间隔最大，将在心搏周期(A)的期间算出的生物体组织的硬度值信息彩色显示在硬度值显示区域803上的情况下，B模式图像和硬度值信息的位置和大小会错位。
因此，根据在心搏周期(B)取得的生物体组织的移动信息，对在心搏周期(A)的期间算出的生物体组织的硬度值信息的显示位置施加校正，由此，如图9所示，B模式图像成为扩张期的图像900，即使是血管壁901和902的间隔最大的情况，对在心搏周期(A)的期间算出的生物体组织的硬度值信息的位置和大小施加了校正的状态下，通过将硬度值信息彩色显示在硬度值显示区域903上，B模式图像和硬度值信息的位置和大小一致而与因心搏周期产生的血管壁的移动状态无关。
再有，当然即使在从收缩期向扩张期的中途的状态、以及从扩张期向收缩期的中途的状态的其中之一的情况下，B模式图像和硬度值信息的位置和大小也与因心搏周期产生的血管壁的移动状态一致。
如以上那样，根据本实施方式，可以提供优良的生物体信号监视装置，根据生物体组织的移动信息，对生物体组织的硬度值信息的显示位置施加校正，由此，即使根据在特定心搏周期取得的生物体组织的移动量将生物体组织的硬度值信息以彩色显示等方式重合显示在B模式图像上的情况下，也可以在总是与在B模式图像上因体动进行移动的生物体组织的位置和大小一致的地方实现硬度值信息的显示区域。
工业实用性
本发明的生物体信号监视装置可以适用于医疗诊断等的用途，具有以下优点：如果使体动产生的生物体组织的运动模拟地如静止、或以生物体组织的移动量进行逆校正，则尽管是动态图像，但也可以将运动着的生物体组织模拟地如静止那样来观察，此外，由于使用普通的图像用噪声滤波器，可以除去因体动而移动的生物体组织部分中内在的随机的噪声成分，并将除去了噪声的回波数据再次逆变换而返回到生物体组织因体动而移动的状态，从而能够提供将因体动而移动的生物体组织部分中内在的随机噪声成分削减后的清楚的B模式图像。

Claims (23)

1.一种生物体信号监视装置，包括：
超声波发送接收机构，向生物体内发送超声波脉冲，接收来自生物体组织的超声波回波并变换为电信号；
移动量检测机构，对由所述超声波发送接收机构获得的来自所述生物体组织的超声波回波信号的相位进行解析，并对由心搏引起的体动或振动造成的所述生物体组织的移动量进行检测；
校正机构，根据由所述移动量检测机构检测出的生物体组织的移动量进行超声波图像信号的校正；以及
显示机构，显示由所述校正机构校正过的图像。
2.如权利要求1所述的生物体信号监视装置，包括生成机构，所述生成机构通过对超声波回波信号实施加法平均和滤波处理，来生成降低了随机噪声成分的模拟静止图像信息。
3.如权利要求2所述的生物体信号监视装置，对实施了所述滤波处理的超声波回波信号进行校正，并返回到由于体动或振动从而所述生物体组织移动的显示状态。
4.如权利要求1所述的生物体信号监视装置，包括解析机构，所述解析机构利用显示机构对生物体组织结构的边界提取和内部结构进行解析，所述显示机构可以将因体动或振动而运动的所述生物体组织模拟地显示为如静止一样。
5.一种生物体信号监视装置，包括：
超声波发送接收机构，向生物体内发送超声波脉冲，接收来自生物体组织的超声波回波并变换为电信号；
移动量检测机构，对由所述超声波发送接收机构获得的来自所述生物体组织的超声波回波信号的相位进行解析，并对由心搏引起的体动或振动造成的所述生物体组织的移动量进行检测；以及
解析机构，利用所述移动量检测机构，对生物体组织结构的边界提取和内部结构进行解析。
6.如权利要求4或5所述的生物体信号监视装置，包括滤波处理机构，所述滤波处理机构对由所述解析机构获得的生物体组织的边界位置的值和在接近的多个部位求出的边界位置的值实施滤波处理。
7.如权利要求4或5所述的生物体信号监视装置，包括误差降低机构，所述误差降低机构将由所述解析机构获得的生物体组织的边界位置的结果与规定的周期以上的之前的边界位置的结果进行比较，对各个边界位置的数据进行平均处理。
8.如权利要求4或5所述的生物体信号监视装置，包括判断机构，所述判断机构将由所述移动量检测机构检测出的生物体组织的移动量与规定的周期以上的之前的移动量检测结果进行比较，来判断生物体组织的边界提取的稳定程度。
9.如权利要求4或5所述的生物体信号监视装置，包括根据由所述解析机构获得的边界提取的结果、为在显示图像上使监视对象部位明确而除去监视对象以外的图像或改变各个亮度或色调的机构。
10.如权利要求4或5所述的生物体信号监视装置，包括在观测对象为血管壁的情况下、将使心搏引起的搏动成分模拟地如静止的状态并且除去了随机噪声成分的状态下的图像被获得的情况用于血管组织的结构分析、并求出血管内径值的机构。
11.如权利要求10所述的生物体信号监视装置，包括求出多个部位的血管内径值的机构。
12.如权利要求11所述的生物体信号监视装置，包括根据多个部位的超声波探头表面和被观测的血管壁的距离信息、对血管内径值进行角度校正的机构。
13.如权利要求10所述的生物体信号监视装置，包括将由所述移动量检测机构检测出的生物体组织的移动量与规定的周期以上的之前的移动量检测结果进行比较、来判断血管内径值计量的稳定程度的机构。
14.如权利要求10所述的生物体信号监视装置，包括根据所获得的血管内径值和心搏引起的血管壁的移动量，对血管内径值的变化状态的机构进行计算。
15.如权利要求4或5所述的生物体信号监视装置，包括在观测对象为颈动脉的情况下、将使心搏引起的搏动成分模拟地如静止的状态并且除去了随机噪声成分的状态下的图像被获得的情况、或对体动和振动引起的所述生物体组织的移动量进行检测的情况用于颈动脉的结构分析、来求出作为动脉硬化指标之一的脉管内膜厚度(IMT)值的机构。
16.如权利要求15所述的生物体信号监视装置，包括同时对两个部位以上的IMT值进行计算的机构。
17.如权利要求15所述的生物体信号监视装置，包括将从多个部位获得的最大的IMT值的观测场所显示在血管的纵轴截面的超声波图像上的机构。
18.如权利要求15所述的生物体信号监视装置，包括根据超声波探头和被观测的血管壁的距离信息、对IMT值进行角度校正的机构。
19.如权利要求15所述的生物体信号监视装置，包括将由所述移动量检测机构检测出的生物体组织的移动量与规定的周期以上的之前的移动量检测结果进行比较、来判断IMT值计量的稳定程度的机构。
20.如权利要求15所述的生物体信号监视装置，包括对在邻近的多个部位求出的IMT值进行比较、来判断IMT值计量的稳定程度的机构。
21.如权利要求15所述的生物体信号监视装置，变化根据所获得的IMT值和心搏引起的血管壁的移动量、来对IMT值的变化状态的机构进行计算。
22.如权利要求15所述的生物体信号监视装置，包括：根据所获得的IMT值和心搏引起的血管壁的移动量、对IMT值的变化状态进行计算的机构；以及根据所算出的变化量、对从内膜至中膜的IMT测量对象部位的硬度值进行计算的机构。
23.一种生物体信号监视装置，包括：
超声波发送接收机构，向生物体内发送超声波脉冲，接收来自生物体组织的超声波回波并变换为电信号；
移动量检测机构，对由所述超声波发送接收机构获得的来自所述生物体组织的超声波回波信号的相位进行解析，并对心搏引起的体动造成的生物体组织的移动量进行计算；
计算机构，根据特定期间内的所述生物体组织的移动量，计算所述生物体组织的硬度值；
显示机构，根据所算出的硬度值进行颜色区分并二维显示硬度值信息；以及
根据所述生物体组织的移动量，将被显示的硬度值信息伸缩显示为与动态的B模式图像一致的机构。
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