JP4602972B2 - 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波診断装置に関し、特に、生体内の組織の性状特性を測定する超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法に関する。

近年、心筋梗塞や脳梗塞などの循環器系疾病を患う人々が増加してきており、このような疾病の予防および治療を行うことが大きな課題となっている。

心筋梗塞や脳梗塞の発病には、動脈硬化が深く関係している。具体的には、動脈壁に粥腫が形成されたり、高血圧等の種々の要因によって動脈の新しい細胞が作られなくなったりすると、動脈は弾力性を失い、硬く、脆くなる。そして、粥腫が形成された部分において血管が閉塞したり、粥腫を覆う血管組織が破裂することにより粥腫が血管内へ流出し、別の部分において動脈を閉塞させたり、動脈が硬化した部分が破裂したりすることによって、これらの疾病が引き起こされる。このため、動脈硬化を早期に診断することがこれらの疾病予防や治療には重要となる。

従来、動脈硬化病変の診断は、血管カテーテルを用いて血管内部の様子を直接観察することによって行われていた。しかし、この診断には、血管カテーテルを血管に挿入する必要があるため、被験者への負荷が大きいという問題があった。このため、血管カテーテルによる観察は、動脈硬化病変が存在していることが確かである被験者に対して、その場所を特定するために用いられ、例えば、健康管理のための検査として、この方法が用いられることはなかった。

動脈硬化の一因であるコレステロール値を測定したり、血圧値を測定したりすることは、被験者への負担が少なく、容易に行うことのできる検査である。しかし、これらの値は、動脈硬化の度合いを直接示すものではない。

また、動脈硬化を早期に診断して、動脈硬化の治療薬を被験者に対して投与することができれば、動脈硬化の治療に効果を発揮する。しかし、動脈硬化が進行してしまうと、治療薬によって動脈硬化の進展を抑制することはできても、硬化した動脈を完全に回復させることは難しいと言われている。

こうした理由から、被験者への負担が少なく、動脈硬化が進行する早期段階において、動脈硬化の度合いを診断する診断方法あるいは診断装置が求められている。

一方、被験者への負担が少ない非侵襲の医療診断装置として、超音波診断装置やＸ線診断装置が従来用いられている。超音波やＸ線を体外から照射することによって、被験者に苦痛を与えることなく、体内の形状情報、あるいは形状の時間変化情報を得ることができる。体内の測定対象物の形状の時間変化情報（運動情報）が得られると、測定対象物の性状情報を求めることができる。つまり、生体内の血管の弾性特性を求めることができ、動脈硬化の度合いを直接知ることが可能となる。

特に超音波診断は、Ｘ線診断と比較した場合、被験者に超音波プローブをあてるだけで測定できるので、被験者への造影剤投与が不要である点やＸ線被爆のおそれがない点で優れている。

また、近年のエレクトロニクス技術の進歩によって、超音波診断装置の測定精度を飛躍的に向上させることも可能になってきた。これに伴って、生体組織の微小運動を計測する超音波診断装置の開発が進んでいる。例えば、特許文献１は、制約付き最小二乗法を用いて超音波エコー信号の振幅と位相を解析することにより、測定対象を高精度でトラッキングする技術を開示している。この技術を位相差トラッキング法と呼ぶ。この技術によれば、血管運動による振幅が数ミクロンであり、周波数が数百Ｈｚまでの速い振動成分を高精度に計測できる。このため、血管壁の厚さ変化や歪みを数ミクロンのオーダーで高精度に計測をすることが可能になると報告されている。

このような高精度な計測手法を用いることにより、動脈壁の弾性特性の二次元分布を詳細に測定することが可能となる。例えば非特許文献１では、腸骨動脈血管壁の弾性率の二次元分布の様子をＢモード断層像に重ねて表示した一例を示している。

動脈壁の硬さ度合いは一様ではなく、ある分布を持って存在していることが知られおり、動脈硬化症の診断においては、動脈壁の硬さの分布を正確に把握することが重要である。非特許文献１に開示された方法によれば、動脈の硬化度合いを示す特徴量である弾性率が二次元で表示されるため、動脈壁の硬化した部分をより正確に特定することが可能となる。
特開平１０−５２２６号公報 Hiroshi Kanai et al,"Elasticity Imaging of Atheroma With Transcutaneous Ultrasound Preliminary Study," Circulation,Vol.107, p.3018-3021, 2003.

しかしながら、特許文献１および非特許文献１などに開示された技術によって、数ミクロンオーダーの計測が可能となるにつれて、ノイズの影響が相対的に大きくなる。また、超音波による診断方法は、被験者の測定対象となる部位に超音波プローブを押し当てて計測を行うため、被験者が測定中に動くと測定位置がずれてしまうことがある。

このため、被験者の生体組織から正しい超音波反射波が得られず、正しい計測が行えなかったり、測定値がノイズの影響を受け、不正確な値になったりするという問題が生じる。また、測定結果が不正確である場合に、その結果が不正確であると判定できなければ、不正確な測定結果を正しい結果であると誤認してしまい、測定結果に基づく診断が適切ではなかったり、診断の信頼性が低下してしまったりするという問題も生じる。

本発明はこのような課題の少なくとも１つを解決し、正確な測定および信頼性の高い測定を行うことのできる超音波診断装置およびその制御方法を提供することを目的とする。

本発明の超音波診断装置は、生体の組織へ超音波送信波を送信するための超音波プローブを駆動する送信部と、前記超音波送信波が前記生体の組織において反射することにより得られる超音波反射波を、前記超音波プローブを用いて受信し、受信信号を生成する受信部と、前記受信信号を位相検波し、位相検波信号を生成する位相検波部と、前記位相検波信号から前記生体の組織に設定された複数の測定対象位置における位置変位量をそれぞれ演算する位置変位量演算部と、前記位置変位量から、前記複数の測定対象位置に基づいて設定された任意の２点間の厚さまたは厚さ変化量を複数求める厚さ変化量演算部と、前記生体の一心周期の一部の期間にそれぞれ設定された最大値測定期間および最小値測定期間において、各厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値をそれぞれ決定する最大最小値演算部とを備え、前記各厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値の差から最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくともいずれかひとつをそれぞれ計算する。

ある好ましい実施形態において、超音波診断装置は、前記厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値と、前記生体の血圧値に関する情報を受け取り、前記厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値の差および前記血圧値に基づいて弾性特性を計算する性状特性値演算部をさらに備える。

ある好ましい実施形態において、前記最大値測定期間および最小値測定期間は前記生体の一心周期において重ならないように設定されている。

ある好ましい実施形態において、前記最大値測定期間および最小値測定期間の少なくとも一方は、前記生体から得られる生体信号に同期して設定される。

ある好ましい実施形態において、前記生体信号は心電計により得られる心電波形である。

ある好ましい実施形態において、前記最大値測定期間および最小値測定期間の少なくとも一方は、前記心電波形のＰ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、Ｔ波およびＵ波のうちの少なくとも一つに基づいて設定される。

ある好ましい実施形態において、前記生体信号は心音計により得られる心音波形である。

ある好ましい実施形態において、前記最大値測定期間および最小値測定期間の少なくとも一方は、前記心音波形のＩ音、ＩＩ音、ＩＩＩ音およびＩＶ音のうちの少なくとも一つに基づいて設定される。

ある好ましい実施形態において、前記生体信号は脈波波形である。

ある好ましい実施形態において、前記最大値測定期間および最小値測定期間の少なくとも一方は、前記脈波波形のＳ波、Ｐ波、Ｔ波、Ｃ波およびＤ波のうちの少なくとも一つに基づいて設定される。

ある好ましい実施形態において、前記最大値測定期間および最小値測定期間の少なくとも一方は、前記位置変位量演算部によってあらかじめ求められた位置変位量波形に基づいて設定される。

ある好ましい実施形態において、前記厚さ変化量演算部は、前記位置変位量から前記体組織の厚さ変化量を示す厚さ変化量波形をあらかじめ求め、前記最大値測定期間および最小値測定期間の少なくとも一方は、前記厚さ変化波形に基づいて設定される。

ある好ましい実施形態において、前記厚さ変化量演算部は、前記位置変位量から前記体組織に含まれる血管の径変化量を示す血管径変化量波形をあらかじめ求め、前記最大値測定期間および最小値測定期間の少なくとも一方は、前記血管径変化量波形に基づいて設定される。

ある好ましい実施形態において、前記最大値測定期間および最小値測定期間は、それぞれ前記一心周期の１％以上２５％以下の長さである。

ある好ましい実施形態において、超音波診断装置は、前記厚さまたは厚さ変化量の最大値と最小値との比較結果に基づいて、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つの確度を判定する確度判定部をさらに備える。

ある好ましい実施形態において、前記確度判定部は前記最大値が前記最小値と等しいかまたは小さい場合、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つの確度が低いと判定する。

ある好ましい実施形態において、超音波診断装置は、前記厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値の少なくとも一方が得られた時刻と対応する前記最大値測定期間および最小値測定期間の少なくとも一方との関係に基づいて、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つの確度を判定する確度判定部をさらに備える。

ある好ましい実施形態において、前記確度判定部は、前記厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値の少なくとも一方が得られた時刻が対応する測定期間の開始時刻または終了時刻と一致する場合、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つ確度が低いと判定する。

ある好ましい実施形態において、前記最大最小値演算部または前記性状特性演算部は、前記確度に基づいて、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくともいずれかひとつを所定の値に設定する。

ある好ましい実施形態において、前記確度判定部は、前記確度を示す情報を生成する。

ある好ましい実施形態において、超音波診断装置は、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つを表示する表示部をさらに備える。

ある好ましい実施形態において、超音波診断装置は、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つを表示する表示部をさらに備え、前記確度を示す情報に基づいて、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つを前記生体の組織における位置に応じた二次元表示を行う。

ある好ましい実施形態において、超音波診断装置は、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つと、前記確度を示す情報に基づく確度とをそれぞれ前記生体の組織における位置に応じた二次元表示を行う表示部をさらに備える。

本発明の超音波診断装置は、生体の組織へ超音波送信波を送信するための超音波プローブを駆動する送信部と、前記超音波送信波が前記生体の組織において反射することにより得られる超音波反射波を、前記超音波プローブを用いて受信し、受信信号を生成する受信部と、前記受信信号を位相検波し、位相検波信号を生成する位相検波部と、前記位相検波信号から前記生体の組織に設定された複数の測定対象位置における位置変位量をそれぞれ演算する位置変位量演算部と、前記位置変位量から、前記複数の測定対象位置に基づいて設定された任意の２点間の厚さまたは厚さ変化量を複数求める厚さ変化量演算部と、前記複数の測定対象位置から選ばれる任意の２つにおける位置変位量から複数の厚さまたは厚さ変化量を演算する厚さ変化量演算部と、前記厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値をそれぞれ決定する最大最小値演算部と、前記最大値および最小値の差から最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくともいずれかひとつ計算する性状特性演算部と、前記最大値および最小値が得られた時刻に基づいて、最大厚さ変化量、歪み、弾性特性の少なくともいずれかひとつの確度を判定する確度判定部とを備える。

ある好ましい実施形態において、超音波診断装置は、前記性状特性演算部は、前記厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値と、前記生体の血圧値に関する情報を受け取り、前記厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値の差および前記血圧値に基づいて弾性特性を計算する性状特性値演算部をさらに備える。

ある好ましい実施形態において、前記確度判定部は、前記最大値が得られた時刻と最小値が得られた時刻とを比較し、前記確度を判定する。

ある好ましい実施形態において、前記最大最小値演算部は、前記最大値および最小値を前記生体の一心周期と等しいかまたは短い第１の期間において決定する。

ある好ましい実施形態において、前記最大最小値演算部は、前記最大値および最小値を前記生体の一心周期と等しいかまたは短い第１の期間において決定し、前記確度判定部は、前記最大値および最小値の少なくとも一方の時刻が、前記生体の一心周期中の前記第１の期間内の一部に設定される第２の期間内であるかどうかによって確度を判定する。

ある好ましい実施形態において、前記第１の期間は、前記生体から得られる生体信号に同期して設定される。

ある好ましい実施形態において、前記生体信号は心電計により得られる心電波形である。

ある好ましい実施形態において、前記第１の期間は、心電波形のＰ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、Ｔ波およびＵ波のうちの少なくとも一つに基づいて設定される。

ある好ましい実施形態において、前記生体信号は心音計により得られる心音波形である。

ある好ましい実施形態において、前記第１の期間は、心音波形のＩ音、ＩＩ音、ＩＩＩ音およびＩＶ音のうちの少なくとも一つに基づいて設定される。

ある好ましい実施形態において、前記生体信号は脈波波形である。

ある好ましい実施形態において、前記第１の期間は、脈波波形のＳ波、Ｐ波、Ｔ波、Ｃ波およびＤ波のうちの少なくとも一つに基づいて設定される。

ある好ましい実施形態において、前記第１の期間は、前記位置変位量演算部によってあらかじめ求められた位置変位量波形に基づいて設定される。

ある好ましい実施形態において、前記厚さ変化量演算部は、前記位置変位量から前記体組織の厚さ変化量を示す厚さ変化量波形をあらかじめ求め、前記第１の期間は、前記厚さ変化波形に基づいて設定される。

ある好ましい実施形態において、前記厚さ変化量演算部は、前記位置変位量から前記体組織に含まれる血管の径変化量を示す血管径変化量波形をあらかじめ求め、前記第１の期間は、前記血管径変化量波形に基づいて設定される。

ある好ましい実施形態において、前記第１の期間は、前記一心周期の５％以上７５％以下の長さである。

ある好ましい実施形態において、前記最大最小値演算部または前記性状特性演算部は、前記確度に基づいて、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくともいずれかひとつを所定の値に設定する。

ある好ましい実施形態において、前記確度判定部は、前記確度を示す情報を生成する。

ある好ましい実施形態において、超音波診断装置は、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つを表示する表示部をさらに備える。

ある好ましい実施形態において、超音波診断装置は、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つを表示する表示部をさらに備え、前記確度を示す情報に基づいて、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つを前記生体の組織における位置に応じた二次元表示を行う。

ある好ましい実施形態において、超音波診断装置は、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つと、前記確度を示す情報に基づく確度とをそれぞれ前記生体の組織における位置に応じた二次元表示を行う表示部をさらに備える。

本発明の超音波診断装置は、生体の組織へ超音波送信波を送信するための超音波プローブを駆動する送信部と、前記超音波送信波が前記生体の組織において反射することにより得られる超音波反射波を、前記超音波プローブを用いて受信し、受信信号を生成する受信部と、前記受信信号を位相検波し、位相検波信号を生成する位相検波部と、前記位相検波信号から前記生体の組織に設定された複数の測定対象位置における位置変位量をそれぞれ演算し、前記位置変位量から、前記複数の測定対象位置に基づいて設定された任意の２点間の形状特性値を複数演算する性状特性演算部と、前記複数の形状特性値に基づいて、複数の性状特性を演算する性状特性演算部と、前記複数の形状特性値および複数の性状特性値の少なくとも一方のそれぞれが正しい値であるかどうかの合否の判定を行い、それぞれの合否判定結果に基づき合否比率を演算する合否演算部と、前記合否比率に基づいて、前記複数の形状特性値および複数の性状特性値の少なくとも一方を表示する表示部とを備える。

ある好ましい実施形態において、前記合否演算部は、前記合否比率と所定の閾値とが所定の条件を満たしている場合、前記合否比率が優れていることを示す表示信号を生成し、前記表示部は、前記表示信号に基づいて前記形状測定値および性状測定値の少なくともいずれかひとつの空間分布画像を表示する。

ある好ましい実施形態において、前記性状特性演算部、前記性状特性演算部および前記合否演算部は、前記生体の心周期毎に演算を行い、前記表示部は、次の表示信号を受け取るまで、前記形状測定値および性状測定値の少なくともいずれかひとつの空間分布画像を表示する。

ある好ましい実施形態において、超音波診断装置は、前記合否比率と所定の閾値とが所定の条件を満たしている場合に前記形状測定値および性状測定値の少なくともいずれかひとつを記憶する記憶部をさらに備え、所定の指令に基づいて、表示部は、前記記憶部に記憶されているうちの最新の形状測定値と性状測定値の少なくともいずれかひとつの空間分布画像を表示する。

ある好ましい実施形態において、超音波診断装置は、前記合否比率を記憶する記憶部を備え、前記合否演算部は、前記合否比率を演算するたびに、前記記憶部に記憶されている合否比率の最良値との比較を行い、前記合否比率が前記最良値よりも優れている場合、表示信号を生成し、前記表示部は前記表示信号に基づいて前記形状測定値および性状測定値の少なくともいずれかひとつの空間分布画像を表示する。

ある好ましい実施形態において、前記記憶部は、前記合否比率が前記最良値よりも優れている場合に前記形状測定値および性状測定値の少なくともいずれかひとつを記憶し、所定の指令に基づいて、前記表示部は、前記記憶部に記憶されている前記合否比率の最良値が得られた形状測定値と性状測定値の少なくともいずれかひとつの空間分布画像を表示する。

ある好ましい実施形態において、前記形状測定値は、生体の体組織の最大厚さ変化量である。

ある好ましい実施形態において、前記性状測定値は、生体の体組織の歪みおよび／または弾性特性である。

本発明の超音波診断装置の制御部による超音波診断装置の制御方法は、超音波送信波を送信し、前記超音波送信波が前記生体の組織において反射することにより得られる超音波反射波を超音波プローブを用いて受信し、受信信号を生成するステップ（Ａ）と、前記受信信号を位相検波し、位相検波信号を生成するステップ（Ｂ）と、前記位相検波信号から前記生体の組織に設定された複数の測定対象位置における位置変位量をそれぞれ演算するステップ（Ｃ）と、前記位置変位量から、前記複数の測定対象位置に基づいて設定された任意の２点間の厚さまたは厚さ変化量を複数求めるステップ（Ｄ）と、前記生体の一心周期の一部の期間にそれぞれ設定された最大値測定期間および最小値測定期間において、各厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値をそれぞれ決定するステップ（Ｅ）と、前記各厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値の差から最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくともいずれかひとつをそれぞれ演算ステップと（Ｆ）とを包含する。

ある好ましい実施形態において、前記ステップ（Ｆ）は、前記厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値と、前記生体の血圧値に関する情報を受け取り、前記厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値の差および前記血圧値に基づいて弾性特性を計算する。

ある好ましい実施形態の前記ステップ（Ｅ）において、前記最大値測定期間および最小値測定期間は前記生体の一心周期において重ならないように設定されている。

ある好ましい実施形態の前記ステップ（Ｅ）において、前記最大値測定期間および最小値測定期間の少なくとも一方は、前記生体から得られる生体信号に同期して設定される。

ある好ましい実施形態において、前記生体信号は心電計により得られる心電波形である。

ある好ましい実施形態において、制御方法は、前記厚さまたは厚さ変化量の最大値と最小値との比較結果に基づいて、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つの確度を判定するステップ（Ｇ１）をさらに包含する。

ある好ましい実施形態の前記ステップ（Ｇ１）において、前記最大値が前記最小値と等しいかまたは小さい場合、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つの確度が低いと判定する。

ある好ましい実施形態において、制御方法は前記厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値の少なくとも一方が得られた時刻と対応する前記最大値測定期間および最小値測定期間の少なくとも一方との関係に基づいて、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つの確度を判定するステップ（Ｇ２）をさらに包含する。

ある好ましい実施形態の前記ステップ（Ｇ２）において、前記厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値の少なくとも一方が得られた時刻が対応する測定期間の開始時刻または終了時刻と一致する場合、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つ確度が低いと判定する。

ある好ましい実施形態において、制御方法は、前記確度に基づいて、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくともいずれかひとつを所定の値に設定するステップ（Ｈ）をさらに包含する。

ある好ましい実施形態において、前記ステップ（Ｇ２）は、前記確度を示す情報を生成する。

ある好ましい実施形態において、制御方法は、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つを表示するステップ（Ｉ１）をさらに包含する。

ある好ましい実施形態において、制御方法は、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つを表示するステップ（Ｉ２）をさらに包含し、前記確度を示す情報に基づいて、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つを前記生体の組織における位置に応じた二次元表示を行う。

ある好ましい実施形態において、制御方法は、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つと、前記確度を示す情報に基づく確度とをそれぞれ前記生体の組織における位置に応じた二次元表示を行うステップ（Ｉ３）をさらに包含する。

本発明の音波診断装置の制御部による超音波診断装置の制御方法は、超音波送信波を送信し、前記超音波送信波が前記生体の組織において反射することにより得られる超音波反射波を超音波プローブを用いて受信し、受信信号を生成するステップ（Ａ）と、前記受信信号を位相検波し、位相検波信号を生成するステップ（Ｂ）と、前記位相検波信号から前記生体の組織に設定された複数の測定対象位置における位置変位量をそれぞれ演算するステップ（Ｃ）と、前記位置変位量から、前記複数の測定対象位置に基づいて設定された任意の２点間の厚さまたは厚さ変化量を複数求めるステップ（Ｄ）と、前記複数の測定対象位置から選ばれる任意の２つにおける位置変位量から複数の厚さまたは厚さ変化量を演算するステップ（Ｅ）と、前記厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値をそれぞれ決定するステップ（Ｆ）と、前記最大値および最小値の差から最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくともいずれかひとつ計算するステップ（Ｇ）と、前記最大値および最小値が得られた時刻に基づいて、最大厚さ変化量、歪み、弾性特性の少なくともいずれかひとつの確度を判定するステップ（Ｉ）とを包含する。

ある好ましい実施形態において、前記ステップ（Ｇ）は、前記厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値と、前記生体の血圧値に関する情報を受け取り、前記厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値の差および前記血圧値に基づいて弾性特性を計算する。

ある好ましい実施形態において、記ステップ（Ｉ）は、前記最大値が得られた時刻と最小値が得られた時刻とを比較し、前記確度を判定する。

ある好ましい実施形態において、前記ステップ（Ｆ）は、前記最大値および最小値を前記生体の一心周期と等しいかまたは短い第１の期間において決定する。

ある好ましい実施形態において、前記ステップ（Ｆ）は、前記最大値および最小値を前記生体の一心周期と等しいかまたは短い第１の期間において決定し、前記ステップ（Ｉ）は、前記最大値および最小値の少なくとも一方の時刻が、前記生体の一心周期中の前記第１の期間内の一部に設定される第２の期間内であるかどうかによって確度を判定する。

ある好ましい実施形態において、前記第１の期間は、前記生体から得られる生体信号に同期して設定される。

ある好ましい実施形態において、制御方法は、前記確度に基づいて、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくともいずれかひとつを所定の値に設定するステップ（Ｊ）をさらに包含する。

ある好ましい実施形態において、前記ステップ（Ｉ）は、前記確度を示す情報を生成する。

ある好ましい実施形態において、制御方法は、 前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つを表示するステップ（Ｋ１）をさらに包含する。

ある好ましい実施形態において、制御方法は、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つを表示するステップ（Ｋ１）をさらに包含し、前記確度を示す情報に基づいて、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つを前記生体の組織における位置に応じた二次元表示を行う。

ある好ましい実施形態において、制御方法は、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つと、前記確度を示す情報に基づく確度とをそれぞれ前記生体の組織における位置に応じた二次元表示を行うステップ（Ｋ３）をさらに包含する。

本発明の超音波診断装置の制御部による超音波診断装置の制御方法は、超音波送信波を送信し、前記超音波送信波が前記生体の組織において反射することにより得られる超音波反射波を超音波プローブを用いて受信し、受信信号を生成するステップ（Ａ）と、前記受信信号を位相検波し、位相検波信号を生成するステップ（Ｂ）と、前記位相検波信号から前記生体の組織に設定された複数の測定対象位置における位置変位量をそれぞれ演算するステップ（Ｃ）と、前記位置変位量から、前記複数の測定対象位置に基づいて設定された任意の２点間の形状特性値を複数演算するステップ（Ｄ）と、前記複数の形状特性値に基づいて、複数の性状特性を演算するステップ（Ｅ）と、前記複数の形状特性値および複数の性状特性値の少なくとも一方のそれぞれが正しい値であるかどうかの合否の判定を行い、それぞれの合否判定結果に基づき合否比率を演算するステップ（Ｆ）と、前記合否比率に基づいて、前記複数の形状特性値および複数の性状特性値の少なくとも一方を表示するステップ（Ｇ）とを包含する。

ある好ましい実施形態において、前記ステップ（Ｆ）は、前記合否比率と所定の閾値とが所定の条件を満たしている場合、前記合否比率が優れていることを示す表示信号を生成し、前記ステップ（Ｇ）は、前記表示信号に基づいて前記形状測定値および性状測定値の少なくともいずれかひとつの空間分布画像を表示する。

ある好ましい実施形態において、前記ステップ（Ｄ）、（Ｅ）および（Ｆ）は、前記生体の心周期毎に演算を行い、前記ステップ（Ｇ）は、次の表示信号を受け取るまで、前記形状測定値および性状測定値の少なくともいずれかひとつの空間分布画像を表示する。

ある好ましい実施形態において、制御方法は、前記合否比率と所定の閾値とが所定の条件を満たしている場合に前記形状測定値および性状測定値の少なくともいずれかひとつを記憶するステップ（Ｈ１）をさらに包含し、ステップ（Ｇ）は、所定の指令に基づいて、前記記憶部に記憶されているうちの最新の形状測定値と性状測定値の少なくともいずれかひとつの空間分布画像を表示する。

ある好ましい実施形態において、制御方法は、前記合否比率を記憶するステップ（Ｈ２）を備え、前記ステップ（Ｆ）は、前記合否比率を演算するたびに、前記ステップ（Ｈ２）において記憶した合否比率の最良値との比較を行い、前記合否比率が前記最良値よりも優れている場合、表示信号を生成し、前記ステップ（Ｇ）は、前記表示信号に基づいて前記形状測定値および性状測定値の少なくともいずれかひとつの空間分布画像を表示する。

ある好ましい実施形態において、制御方法は、前記合否比率が前記最良値よりも優れている場合に前記形状測定値および性状測定値の少なくともいずれかひとつを記憶するステップ（Ｈ３）をさらに備え、前記ステップ（Ｇ）は、所定の指令に基づいて、前記記憶部に記憶されている前期合否比率の最良値が得られた形状測定値と性状測定値の少なくともいずれかひとつの空間分布画像を表示する。

ある好ましい実施形態において、前記形状測定値は、生体の体組織の最大厚さ変化量である。

ある好ましい実施形態において、前記性状測定値は、生体の体組織の歪みおよび／または弾性特性である。

本発明によれば、厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値を一心周期の一部の期間に設けられた最大値測定期間および最小値測定期間から求める。このため、最大値測定期間および最小値測定期間以外の期間におけるノイズなど影響を低減することができ、正確な測定を行うことが可能となる。

また、最大値および最小値が得られる時刻に基づいて、最大厚さ変化量、歪みまたは弾性特性の確度を求める。このため、測定結果がどの程度の確度であるかを考慮することよって、不正確な測定結果を正しい結果であると誤認する可能性が低くなり、測定結果に基づいて信頼性の高い診断を行うことが可能となる。

また、形状特性値や性状特性値のそれぞれが正しい値であるかどうかの合否判定、および合否判定結果に基づく合否比率求め、合否比率に基づいて、形状特性値や性状特性値を表示するため、測定結果に基づいて信頼性の高い診断を行うことが可能となる。

本発明の超音波診断装置は測定対象物の各部の運動速度や各微小な領域における最大厚さ変化量および弾性特性を測定する。本発明の超音波診断装置は、生体の各部の弾性特性を計測するのに適しており、空間分解能も高いため、血管壁の最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の計測に特に適している。

血圧の最大値と最小値との差（脈圧）をΔｐとし、血管壁の任意の一心周期における最大厚さ変化量をΔｈとし、血管壁の厚さの最大値をＨとすると、歪みはΔｈ／Ｈと示され、弾性特性はΔｐ・Ｈ／Δｈと示される。したがって、最大厚さ変化量を正確に測定することが、信頼性の高い歪みや弾性特性を求めるために重要である。以下、血管壁の最大厚さ変化量を計測する場合を例にとり、本発明の超音波診断装置を説明する。

図１は、本発明の超音波診断装置１１を用い、血管壁組織の性状診断を行う場合に用いる構成を示すブロック図である。この構成は各実施形態において共通である。超音波診断装置１１に接続された超音波プローブ１３は被験者の体表２に密着するよう支持され、血管外組織１および血管３を含む体組織内部へ超音波を送信する。血管外組織１は脂肪や筋肉等により構成される。送信された超音波は血管３や血液５にて反射、散乱し、その一部が超音波プローブ１３へ戻り、エコーとして受信される。超音波プローブ１３は、アレー状に配列された複数の超音波振動子（超音波振動子群）を含み、従来の超音波診断装置に用いられる公知の超音波プローブを用いることができる。超音波診断装置１１は、超音波プローブ１３によって受信したエコーによる受信信号の解析および演算を行い、血管外組織１や血管３の運動情報を求める。また、超音波診断装置１１には血圧計１２が接続されており、血圧計１２が測定した被験者の血圧値に関する情報が超音波診断装置１１へ入力される。

超音波診断装置１１は、特許文献１に開示されている方法によって、検波信号の振幅および位相の両方を用い、制約付最小二乗法によって対象の瞬時の位置を決定し、高精度な（位置変化量の測定精度は±０．２ミクロン程度）位相トラッキングを行うことにより、血管３の壁における微小部位の位置および厚さの時間変化を十分な精度で測定することができる。さらに、血圧計１２から得た血圧に関する情報を用いることによって、血管３の壁における微小部位の弾性特性を求めることができる。

超音波診断装置１１には心電計２２が接続されている。超音波診断装置１１は、心電計２２から心電波形を受け取り、測定データの取得やデータリセットのタイミングを決定するトリガー信号として心電波形を使用する。

（第1の実施形態）
以下、本発明の超音波診断装置の第1の実施形態を説明する。図２は、超音波診断装置１１の構成を示すブロック図である。超音波診断装置１１は、送信部１４、受信部１５、遅延時間制御部１６、位相検波部１７、フィルタ部１８、演算部１９、演算データ記憶部２０、表示部２１を備えている。また、これら各部を制御するため、マイコンなどからなる制御部３０を備えている。

送信部１４は、所定の駆動パルス信号を生成し、超音波プローブ１３に出力する。駆動パルス信号により超音波プローブ１３から送信される超音波送信波は、血管３等の体組織において反射、散乱し、生じた超音波反射波が超音波プローブ１３により検出される。超音波を発生させる駆動パルスの周波数は、時間軸上で隣接している前後の超音波パルスが重ならないように、測定対象の深さと超音波の音速とを考慮して決定される。

受信部１５は超音波プローブ１３を用いて超音波反射波を検出し、検出によって得られた信号を増幅することにより、受信信号を生成する。受信部１５はＡ／Ｄ変換部を含み、受信信号をさらにデジタル信号に変換する。送信部１４および受信部１５は電子部品などを用いて構成される。

遅延時間制御部１６は送信部１４および受信部１５に接続されており、送信部１４から超音波プローブ１３の超音波振動子群に与える駆動パルス信号の遅延時間を制御する。これにより、超音波プローブ１３から送信される超音波送信波の超音波ビームの音響線の方向や焦点深度を変化させる。また、超音波プローブ１３によって受信され、受信部１５によって生成した受信信号の遅延時間を制御することにより、開口径を変化させたり、焦点位置を変化させたりすることができる。遅延時間制御部１６の出力は位相検波部１７に入力される。

位相検波部１７は、遅延時間制御部１６で遅延制御された受信信号を位相検波し、実部信号と虚部信号とに分離する。分離された実部信号および虚部信号はフィルタ部１８に入力される。フィルタ部１８は、高周波成分、測定対象以外からの反射成分およびノイズ成分等を除去する。位相検波部１７およびフィルタ部１８はソフトウエアによってもハードウエアによっても構成することができる。これにより、血管３の組織内部に設定された複数の測定対象位置にそれぞれ対応し、実部信号と虚部信号を含む位相検波信号信号を生成する。

演算部１９は、図３に示すように、形状測定値演算部３１および性状特性値演算部３２とを含む。また、心電計２２から得られる心電波形は、演算部１９へ入力され、測定データの取得やデータリセットのタイミングを決定するトリガー信号として使用される。この目的においては、心電計２２は他の生体信号検出手段である心音計や脈波計と置き換えることも可能であり、心電波形の替わりに心音波形や脈波波形をトリガー信号として用いることも可能である。

形状測定値演算部３１は、位相検波信号の実部信号および虚部信号を用いて、血管３の組織内部に設定された複数の測定対象位置における位置変位量（位置の時間変位量）を求める。位置変位量は、測定対象位置（トラッキング位置）の運動速度を求め、この運動速度を積分することによっても同様に求めることができる。そして複数の位置変位量から選ばれる任意の２つの位置における位置変位量の差分を求めることにより、その２点間の厚さ変化量を求めることができる。２つの位置の初期値あるいは、２つの位置における位置変位量の差分の初期値が与えられる場合には、２点間の厚さを求めることができる。

なお、厚さまたは厚さ変化量を規定する２点は、血管３の組織内部に設定された測定対象位置と一致していなくてもよい。たとえば、複数の測定対象位置の中心の位置を用いてもよい。この場合には、中心を求めた複数の測定対象位置の位置変位量を平均し、平均した位置変位量を用いることが好ましい。複数の測定対象位置を用いる場合には、複数の測定対象位置を代表する位置および位置変位量は、単純な平均によって求めてもよいし、重み付けを行ってもよく、複数の測定対象位置に基づいて、２つの位置およびその位置における位置変位量が求められておればよい。

性状特性値演算部３２は、求めた厚さ変化量の最大値と最小値との差分から、最大厚さ変化量を計算し、血圧計１２から得られる血圧データとから、２点間に位置する組織の弾性特性を求める。弾性特性を求める箇所は、任意の２点で挟まれた１箇所でもかまわない。しかし、本実施の形態で用いている超音波プローブ１３は、アレー状に配列された複数の超音波振動子を有しているため、断層面内の任意の領域内すべての箇所の弾性特性を求めることが可能である。

表示部２１は、このようにして求められた生体組織の最大厚さ変化量、歪み、あるいは弾性特性をマッピングし、形状測定値または性状測定値の空間分布を示す心周期毎の空間分布画像を表示する。空間分布画像は１次元であってもよいし、２次元あるいは３次元であってもよい。形状測定値または性状測定値に応じた色あるいは諧調によって表示すれば、測定結果を把握し易い。

このとき、操作者は、形状測定値または性状測定値を求めたい任意領域を表示部２１上においてＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ Ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔの略）を指定することによって決定できる。ＲＯＩは、操作者が測定値を求めたい領域を指定するための表示で、その大きさや位置を表示部２１上で確認しながら、超音波診断装置１１のインターフェース部（図示しない）を介して自由に設定することが可能である。図４Ａは、表示部２１上に示された血管壁４０とＲＯＩ４１とを模式的に示している。ＲＯＩ４１が規定する領域には、血管壁４０以外の組織も含まれている。血管壁４０の画像はたとえば上述の演算とは別に受信信号を振幅強度に応じた輝度で変調することにより得られる。図４Ｂは、血管壁４０のＲＯＩ４１で規定される領域における弾性特性を示している。ＲＯＩ４１で規定される領域には、６行×５列にマッピングされた画像データｆ（ｋ）₁₁〜ｆ（ｋ）₆₅が配置され、画像データｆ（ｋ）₁₁〜ｆ（ｋ）₆₅が空間分布画像Ｆｋを構成している。前述したように画像データｆ（ｋ）₁₁〜ｆ（ｋ）₆₅は、生体組織の最大厚さ変化量などの形状測定値あるいは歪みや弾性特性などの性状特性値である。

演算部１９で演算された位置変位量、厚さ変化量、弾性特性等のデータは、演算データ記憶部２０に記憶され、随時読み取ることが可能である。また、演算部１９で演算された位置変位量、厚さ変化量、弾性特性等のデータは、表示部２１に入力され、データを二次元画像などに可視化することができる。さらに、表示部２１と演算データ記憶部２０とを接続することによって、記憶された各種データを表示部２１に随時表示することもできる。演算部１９で演算された各種データは、表示部２１へ出力され、記憶部２０へも出力されことにより、リアルタイムでデータを表示しつつ、データを後で利用することができるよう保存されることが好ましい。しかし、どちらか一方のみの出力を行ってもよい。

次に図５、図６および図７を参照しながら、体組織の位置変位量の計算を詳細に説明する。図５に示すように、超音波プローブ１３から出射した超音波送信波は、ある有限の幅を持つ超音波ビーム６７として生体組織６０の血管外組織１および血管３中を伝播し、その過程において血管外組織１および血管３によって反射または散乱した超音波の一部が超音波プローブ１３へ戻り、超音波反射波として受信される。超音波反射波は時系列信号ｒ（ｔ）として検出され、超音波プローブ１３に近い組織から得られる反射の時系列信号ほど、時間軸上で原点近くに位置する。超音波ビーム６７の幅（ビーム径）は、遅延時間を変化させることにより制御することができる。

上述したように超音波反射波は血管外組織１、血管３、および血液５より生じる。しかし、本実施形態では、血管壁組織が測定対象であるので、以下の説明では血管３、特に体表に近い血管壁である血管前壁にのみ着目する。超音波ビームの中心軸である音響線６６上に位置する血管前壁の複数の測定対象位置Ｐ_n（Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃、Ｐ_k・・・Ｐ_n、ｎは３以上の自然数）は、ある一定間隔で超音波プローブ１３に近い順にＰ₁、Ｐ₂、Ｐ₃、Ｐ_k・・・Ｐ_nと配列している。図５の上方を正、下方を負とする座標軸を深さ方向に設け、測定対象位置Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃、Ｐ_k・・・Ｐ_nの座標をそれぞれＺ₁、Ｚ₂、Ｚ₃、Ｚ_k、・・・Ｚ_nとすると、測定対象位置Ｐ_kからの反射は、時間軸上でｔ_k＝２Ｚ_k／ｃに位置することになる。ここでｃは体組織内での超音波の音速を示す。反射波信号ｒ（ｔ）を位相検波部１７において位相検波し、検波した信号を実部信号および虚部信号に分離してフィルタ部１８を通過させる。

前述したように超音波診断装置１１は位相検波した信号から位置変位量、厚さ変化量および厚さ変化量の最大値、最小値を演算によって順に求める。図７に示すように、これらの形状特性を求めるため、演算部１９は、位置変化量３１ａと厚さ変化量３１ｂと最大最小値演算部３１ｃとを含む。位置変化量３１ａは、反射波信号ｒ（ｔ）と微小時間Δｔ後の反射波信号ｒ（ｔ＋Δｔ）において振幅は変化せず、位相および反射位置のみが変化するという制約のもとで、反射波信号ｒ（ｔ）とｒ（ｔ＋Δｔ）との波形の整合誤差が最小となるよう最小二乗法によって位相差を求める（制約付最小二乗法）。この位相差から、測定対象位置Ｐ_nの運動速度Ｖ_n（ｔ）を求め、さらにこれを積分することにより、位置変位量ｄ_n（ｔ）を求める。

図６は、測定対象位置Ｐ_nと弾性率を求める対象組織Ｔ_nとの関係を模式的に示している。対象組織Ｔ_kは、隣接する測定対象位置Ｐ_kとＰ_k+1とに挟まれた範囲に厚さｈを有して位置している。本実施形態ではｎ個の測定対象位置Ｐ₁・・・・Ｐ_nから（ｎ−１）個の対象組織Ｔ₁・・・・Ｔ_n-1を規定している。

厚さ変化量演算部３１ｂは、測定対象位置Ｐ_kとＰ_k+1の位置変位量ｄ_k（ｔ）とｄ_k+1（ｔ）とから、厚さ変化量Ｄ_k（ｔ）をＤ_k（ｔ）＝ｄ_k（ｔ）−ｄ_k+1（ｔ）の関係を用いて求める。

さらに最大最小値演算部３１ｃは、厚さ変化量の最大値および最小値を求める。血管前壁の組織Ｔ_kの厚さの変化は、血管前壁が構成する血管を流れる血液が心拍によって変化することにより生じる。よって、対象組織Ｔ_kの厚さの最大値Ｈｋ（最低血圧時の値）、対象組織の厚さ変化量Ｄｋ（ｔ）の最大値と最小値との差Δｈ_kおよび最低血圧値と最高血圧値との差である脈圧Δｐを用い、対象組織Ｔ_kの歪み率である血管半径方向の弾性率Ｅｋを以下の式によって求めることができる。

Ｅ_k＝（Δｐ×Ｈ_k）／Δｈ_k

上記説明では、隣接する測定対象位置間の対象組織Ｔｎ弾性率を求めているが、弾性率は複数ある測定対象位置の任意の２点を選択することができる。この場合には、選択した２点間の厚さの最大値および選択した２点間の厚さ変化量の最大値と最小値との差を用いて同様に計算することができる。

測定対象組織が血管壁等の循環器である場合、最大厚さ変化量Δｈ、脈圧Δｐはいずれも、一心周期毎に更新される数値である。したがって、弾性特性も心周期に同期して一心周期毎の数値を求めることが好ましい。一心周期における最大厚さ変化量Δｈを求めるためには、一心周期における厚さ変化量の最大値と最小値が必要となるが、本発明では、この厚さ変化量の最大値と最小値を一心周期よりも短い期間から見つける。これらの数値の計測タイミングを詳細に説明する。

図８のグラフ８ａから８ｃは、超音波診断装置１１により測定したヒト頸動脈血管壁内の任意位置における位置変位量、厚さ変化量および血管内径の変化量をそれぞれ模式的に示している。また、図８のグラフ８ｄから８ｆはグラフ８ａから８ｃに示す変位量を測定した際に得られた生体信号である心電図、心音図および脈波をそれぞれ示している。これら各図は横軸が時間軸になっており、それぞれ時間軸を一致させて描かれている。また、図８のチャート８ｇは、グラフ８ａから８ｆの時間軸における心周期現象を説明している。

チャート８ｇに示すように、一心周期は、収縮期と拡張期とに大別され、収縮期はさらに駆出前期と駆出期とに、拡張期は等容弛緩期と充満期と心房収縮期とにそれぞれ分けられる。収縮期は、心電図（グラフ８ｄ）においてはＱ波の始まりからＴ波の終わりまでにほぼ相当し、心音図（グラフ８ｅ）においてはＩ音の始まりからＩＩ音の始まりまでにほぼ相当する。一方、拡張期は、心電図においてはＴ波の終わりからＱ波の始まりまでにほぼ相当し、心音図においてはＩＩ音の始まりからＩ音の始まりまでにほぼ相当する。図８において、心臓に見られる収縮期の開始をトリガーとした一心周期を点線で示している。

グラフ８ａから８ｃに示す位置変位量、厚さ変化量および血管内径変化量ならびにグラフ８ｆに示す脈波は、それぞれ心臓から離れた頸動脈にて測定される数値である。このため、心周期における心臓の各種イベントに対して０．１秒程度遅れて心臓の各種イベントに対応する現象がこれらの変位量や脈波において観測される。たとえば、脈波（グラフ８ｆ）に見られる収縮期はＳ波から始まるが、そのタイミングは心臓に見られる収縮期の開始（点線で示している）から０．１秒程度遅れている。図８において、頸動脈に見られる収縮期の開始をトリガーとした一心周期を一点鎖線で示している。

心臓からの血液の駆出により脈波の波形はＳ波からＰ波へ急峻に立ち上がる。そして、頂点（Ｐ波）を迎えた後、軽く上に凸の***（Ｔ波）を作って切痕（Ｃ波）に至り、そこで再度上に凸の***（Ｄ波）を作りなだらかに下降する。Ｃ波、Ｄ波はそれぞれダイクロティックノッチ、ダイクロティックウェーブと呼ばれており、大動脈弁の閉鎖により発生するイベントである。グラフ８ｂに示す頚動脈の厚さ変化量においては、最大値ｂ１は脈波のＳ波と同一時刻で観測され、最小値ｂ２は、脈波のＰ波と同一時刻に観測される。つまり、最大厚さ変化量Δｈは、一心周期の全体を計測期間とする必要はなく、脈波のＳ波およびＰ波が観測される時期を含んでいればよいことが分かる。さらに言うと、最大値ｂ１を測定する期間は少なくとも脈波のＳ波を含む時間帯に、そして最小値ｂ２を測定する期間は少なくとも脈波のＰ波を含む時間帯に設定すれば充分であることが分かる。また、脈圧Δｐを求めるための最小血圧値および最大血圧値も、これらＳ波を含む時間帯およびＰ波を含む時間帯から得られる。厚さの最大値Ｈは、厚さ変化量が最大値ｂ１となるときに得られる。

したがって、生体の血管壁など循環器の弾性特性は、脈波のＳ波およびＰ波が観測される時期を含む、心周期における駆出期や収縮期（心室収縮期）、あるいは少なくとも駆出期の一部や収縮期（心室収縮期）の一部を含む期間において計測を行うことにより得られる。逆に、一心周期の拡張期において、厚さ変化量の最大値および最小値は存在しないので、この期間において計測を行い、最大値および最小値を探索しても、所望の最大値および最小値は得られない。すなわち、位置変位量の測定も一心周期間連続して行う必要はなく、たとえば、心電図のＳ波および心音図のＩ音をトリガーとして（図８中の点線で示している）測定を開始した場合、少なくとも脈波のＰ波が含まれるまで測定を行えば十分である。

本発明では、厚さ変化量のこのような特性を利用し、一心周期内の厚さ変化量の最大値および最小値を求める期間を一心周期よりも短く設定する。具体的には、厚さ変化量の最大値を求めるための最大値測定期間と最小値を求めるための最小値測定期間とを一心周期中の一部期間にそれぞれ設ける。最大値測定期間は少なくとも脈波のＳ波が発生する時刻を含む期間に設定し、最小値測定期間は少なくとも脈波のＰ波が発生する時刻を含む期間にそれぞれ設定することが好ましい。これらの期間はできるだけ短いほうが好ましく、また、最大値測定期間と最小値測定期間とは重ならないほうが好ましい。形状特性値演算部３１の最大最小値演算部３１ｃは、設定した最大値測定期間における厚さ変化量の最大値を求め、設定した最小値測定期間における厚さ変化量の最小値を求める。

図９に、一心周期中に最大値測定期間および最小値測定期間を設定した一例を示す。図９において、２つの点線で挟まれた期間が一心周期である。最大値および最小値を求める期間を短くすることにより、ノイズを誤って最大値あるいは最小値として認識する可能性を低下させることができる。たとえば、最大値測定期間と最小値測定期間とをそれぞれ一心周期全体の約１０％の時間幅となるよう設定すれば、ノイズの影響を受ける可能性を１／５程度に低減することができる。また、計測時間を短くすることにより、演算すべき計測値の量も低減できるため、多くのメモリを超音波診断装置に搭載したり、演算処理能力の高い高性能な、コンピュータを用いる必要がなく、超音波診断装置の製造コストを低減させることができる。あるいは高速で計測が可能な超音波診断装置が実現する。

最大値測定期間および最小値測定期間内に含まれる測定サンプリング点の数は、複数個あるほうが望ましい。ノイズの影響を減少させるために最大値測定期間および最小値測定期間を１サンプリング点とすることも可能であるが、心周期は呼吸の影響等を受けるため厳密には一定ではない。したがって、最大値および最小値を見つける目的においては、最大値測定期間および最小値測定期間にはそれぞれ、複数のサンプリング点が含まれるよう設定することが好ましい。さらに、サンプリング点が複数ある場合には、最大値測定期間（または最小値測定期間）内の複数の値から平均値を求め、この値を厚さ変化量の最大値（または最小値）として用いてもよい。

図８から明らかなように、脈波のＳ波およびＰ波が観測される時刻、あるいは、厚さ変化量の最大値ｂ１および最小値ｂ２が得られる時刻は、生体信号を用いて容易に決定できる。たとえば、生体信号検出手段として心電計２２を用いる場合には、最大値測定期間および最小値測定期間をそれぞれ、Ｒ波の検出から０．１秒までの期間およびＲ波検出の０．２秒後から０．３秒後までの期間とすれば、好適に厚さ変化量の最大値および最小値を求めることができる。Ｒ波を基準とする替わりにＰ波、Ｑ波、Ｓ波、Ｔ波、Ｕ波を用いてもよいし、最大値測定期間をＳ波から一心周期の１０％に相当する時間後までとするなどしても同様の効果が得られる。

生体信号検出手段として心音計を用いる場合には、最大値測定期間および最小値測定期間をそれぞれ、Ｉ音検出から０．１秒後までの期間およびＩ音検出の０．２秒後から０．３秒後までの期間とすることで、好適に厚さ変化量の最大値および最小値を求めることができる。Ｉ音を基準とする替わりにＩＩ音、ＩＩＩ音、ＩＶ音を用いてもよいし、最大値測定期間をＩ音から一心周期の１０％に相当する時間後までとするなどしても同様の効果が得られる。

生体信号検出手段として脈波計を用いる場合には、最大値測定期間および最小値測定期間をそれぞれ、Ｓ波の０．０５秒前からＳ波の０．０５秒後までの期間およびＰ波の０．０５秒前からＰ波の０．０５秒後までの期間とすることで、好適に厚さ変化量の最大値および最小値を求めることができる。Ｓ波やＰ波を基準とする替わりにＴ波、Ｃ波、Ｄ波を用いてもよいし、最大値測定期間をＳ波の一心周期の５％に相当する時間前からＳ波の５％相当時間後までとするなどしても同様の効果が得られる。

さらに、超音波診断装置１１の外部に生体信号検出手段として別途機器を設け、生体信号を取り込まなくても、超音波診断装置１１が測定する数値をトリガー信号としてもよい。図８のグラフ８ａに示すように、測定した頸動脈血管内の任意位置における位置変位量には、点ａ１、ａ２およびａ３示されるような位置変位量の変化が他の部分に比べて特徴的な極大点あるいは極小点として見られる。このため、点ａ１、ａ２、ａ３を演算部１９において抽出し、これらを用いて厚さ変化量の最大値測定期間および最小値測定期間を決定することもできる。なお、点ａ１は血管３の測定対象部位における血圧最小点、点ａ２は測定対象部位における血圧最大点、点ａ３はダイクロティックノッチにそれぞれ由来するイベントである。

位置変位量に基づき計測期間を定める場合には、たとえば、最大値測定期間および最小値測定期間をそれぞれ、点ａ１の０．５秒前から０．０５秒後までの期間点ａ２の０．５秒前から０．０５秒後までの期間とすることで、好適に厚さ変化量の最大値および最小値を求めることができる。また、基準点に点ａ３を用いてもよいし、最大値測定期間を点ａ１の一心周期の５％に相当する時間前から点ａ１の５％相当時間後までとするなどしてもよい。

また、グラフ８ｃに示すように、血管内径変化量から図中に示すよう点ｃ１、ｃ２、およびｃ３を抽出し、計測期間の設定に用いてもよいし、グラフ８ｂに示した厚さ変化量自体から点ｂ１、ｂ２、ｂ３を抽出し、計測期間の設定を行ってもよい。

上述した生体信号検出手段により得られる生体信号を利用して厚さ変化量の最大値測定期間および最小値測定期間を設定するには、たとえば、図１および図２に示すように、心電計２２から得られる心電波形を演算部１９に入力する。心電波形中にＲ波を検出したら、位置変位量ならびに厚さ変化量の演算を開始し、Ｒ波検出から０．１秒後までの期間を最大値測定期間として、この期間内の厚さ変化量の最大値を測定する。次にＲ波検出の０．２秒後から０．３秒後までの期間を最小値測定期間として、この期間内の厚さ変化量の最小値を測定する。Ｒ波検出から０．３秒経過した時点で位置変位量ならびに厚さ変位量の演算を中断する。

Ｒ波の検出は、たとえば、演算部１９において、心電波形中の振幅の大きさと、心電波形を微分して得られる値と、それらが出現するタイミングとを用いることによって行うことができる。あるいは、このＲ波検出を心電計２２において行い、Ｒ波の検出に基づいて、制御信号を演算部１９へ出力させてもよい。

また、たとえば心電計２２から得られるＴ波やＵ波等のように、最大値測定期間および最小値測定期間の設定の基準となる特異信号のタイミングが、厚さ変化量の最大値および最小値が得られるタイミングと近接していたり、厚さ変化量の最大値および最小値が得られるタイミングより後に位置している場合には、トリガーとして用いる特異信号が得られた周期の次の心周期における計測期間を設定するためのトリガーとすればよい。そして、厚さ変化量の最大値および最小値を求めるための計算は、特異信号などにより設定される上述した期間にリアルタイムで行ってもよいし、上述した期間とずれていてもよい。

なお、被検体の個体差を考慮すると、最大値測定期間および最小値測定期間のそれぞれは、一心周期の１％以上２５％以下の長さであることが好ましい。計測期間が、一心周期の１％より短いと厚さ変化量の最大値および最小値の少なくとも一方が得られない可能性がある。また、一心周期の２５％より長いと、計測期間を短縮した効果が十分には得られなくなり、ノイズによる影響を受け易くなる可能性がある。したがって、上述した生体信号をトリガーとし計測期間を設定する場合、計測期間がこの範囲内となるように設定することが好ましい。計測期間をこの長さに設定することによって、演算量を５０％から９９％程度低減し、また、ノイズによる影響を５０％から９９％程度低減することができると考えられる。

また、超音波診断装置による診断中は生体を安静状態にするため、心周期の変動は少ない。このため最大値測定期間および最小値測定期間の設定は必ずしも毎回行う必要はなく、上述した生体情報に基づき、計測期間をいったん設定した後、計測期間を同じ周期で繰り返して計測を行ってもよい。一方、心周期ごとに生体信号を検出し、生体信号に基づいて計測期間を決定すれば、生体の心周期が不整脈などにより不規則である場合にも、確実に弾性特性の計測を行うことができる。

本実施形態では、一種類の生体信号検出手段から得られる特異信号を用いて計測期間を設定する例を説明したが、複数の生体信号検出手段から得られる特異信号を用いて計測期間を設定してもよい。たとえば、心電波形のＲ波を最大値測定期間を設定する信号として用い、血管内径変化量の点ｃ３を最小値測定期間を設定する信号として用いてもよい。

また、本実施形態では、最大厚さ変化量を求めるにあたり、厚さ変化量の最大値と最小値とを求めているが、上述したように厚さそのものを測定し、この最大値と最小値とから最大厚さ変化量を求めてもよい。厚さ変化量が既知である場合、厚さ変化量の測定開始時の厚さがわかれば、厚さの時間変化量は、測定開始時の厚さと厚さ変化量との和により求めることができる。測定開始時の厚さとは、二つの位置変位量を求める任意の二点間距離の初期値に他ならず、本実施形態にて説明した超音波診断装置１１では既知のパラメータである。

上述した方法によって厚さ変化量の最大値と最小値とを求めることによりノイズによる影響を低減することができるが、一心周期における厚さ変化量の最大値あるいは最小値が最大値測定期間内あるいは最小値測定期間内には位置していない場合がある。この理由について説明する。

図１０Ａおよび図１０Ｂは、血管３に向けて送信した超音波による音響線上の測定対象位置Ｐ₁からＰ₇を模式的に示している。図１０Ａでは、血管前壁４内に位置Ｐ₁とＰ₂、血液５内に位置Ｐ₃とＰ₄とＰ₅、血管後壁６内に位置Ｐ₆とＰ₇を設けている。

図１１Ａは、各測定対象位置Ｐ₁からＰ₇における位置変位量波形ｄ₁（ｔ）からｄ₇（ｔ）の一心周期分を模式的に示している。血管前壁４内の位置Ｐ₁とＰ₂は、血管の拡張により上方（超音波プローブ１３に近づく方向）へ移動し、血管収縮により下方へ移動する。一方、血管後壁６内の位置Ｐ₆とＰ₇は、血管拡張により下方へ移動し、血管収縮により上方へ移動する。血管３の壁内における位置変位量波形の振幅は、血管中心から遠い位置ほど小さくなる。つまり、血管前壁４においてはｄ₁（ｔ）の振幅はｄ₂（ｔ）よりも小さく、血管後壁６においてはｄ₇（ｔ）の振幅はｄ₆（ｔ）よりも小さい。

測定対象位置Ｐ₁〜Ｐ₇における位置変位量波形ｄ₁（ｔ）〜ｄ₇（ｔ）がこのように得られる場合、隣接する測定対象位置間の厚さ変化量波形Ｄ１からＤ５はＤ_n（ｔ）＝ｄ_n（ｔ）−ｄ_n+1（ｔ）によって求められ、図１１Ｂに示すようになる。

図１１Ｂに示すように、厚さ変化量波形Ｄ₁（ｔ）およびＤ₆（ｔ）は、下に凸の波形であり、図８のグラフ８ｂと同様の形状を有している。厚さ変化量波形Ｄ₁（ｔ）およびＤ₆（ｔ）は一心周期中において最大値が最小値よりも先に位置している。

これに対して、血管前壁４と血液５との境界を含む厚さ変化波形Ｄ₂（ｔ）、および血液５と血管後壁６との境界を含む厚さ変化波形Ｄ₅（ｔ）とは、上に凸の波形となる。また、血液５は組織に比べて超音波の散乱度合いがかなり低く、組織のように心拍に同期した変化を示さないため、ノイズ成分を多量に含む。このため、血液５中の厚さ変化量波形Ｄ₃（ｔ）とＤ₄（ｔ）は、ノイズ成分を多量に含むランダムな波形あるいは変化のほとんど見られない波形となる。

また、測定対象位置によっては、何らかの理由により超音波反射波の振幅が極端に小さかったり、ノイズが含まれていたりした場合、そのような箇所の反射波信号を使用して求めた位置変位量は、正確な数値とはならないことがある。具体的には、全体として振幅が大きい波形となったり、小さい波形となったりする。この場合、その位置変位量を用いて求めた厚さ変化量波形も上述の波形Ｄ₂（ｔ）およびＤ₅（ｔ）のように、正負が反転したグラフとなる。

このように正負が反転した厚さ変化波形が得られる場合には、最大値測定期間および最小値測定期間においてそれぞれの期間における最大値および最小値を決定しても、正しい最大値および最小値を求めることはできない。したがって、求めた最大値および最小値を用いて計算される最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性も正しい値とはならず、得られた値は信頼性が低いと言える。超音波診断装置の操作者や医師がこのような測定結果を信頼性の低い測定データであると正しく認識できるように、本実施形態の超音波診断装置１１は、最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の確度を判定する確度判定部３３をさらに備えている（図７）。

確度判定部３３は、最大値測定期間および最小値測定期間にける厚さ変化波形の最大値および最小値を比較し、比較結果に基づいて最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の確度を判定する。具体的には、最大値測定期間内に得られた最大値をＤ_max最小値測定期間に得られた最小値をＤ_minとした場合、最大値および最小値が下記不等式（１）の関係を満たしているかどうかを判定する。

Ｄ_max＞Ｄ_min （１）

確度判定部３３は、最大値および最小値が上記不等式（１）の関係を満たすとき、得られた厚さ変化波形の最大値および最小値は、正しい値であり、これらの値に基づいて計算される最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性は確度が高いと判定する。正しい厚さ変化量Ｄ_k（ｔ）においては、最大値測定期間および最小値測定期間内に、厚さ変化波形の一心周期における最大値および最小値が位置するからである。図９に示す厚さ変化波形が得られている場合、Ｄ（ｔ１）＞Ｄ（ｔ２）であり、不等式（１）を満たしている。したがって、最大値Ｄ（ｔ１）および最小値Ｄ（ｔ２）を用いて計算される最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性は確度が高い。

一方、図１２に示すように、厚さ変化波形の正負が逆転している場合、最大値測定期間および最小値測定期間において得られる最大値Ｄ'（ｔ１'）および最小値Ｄ'（ｔ２'）は、Ｄ'（ｔ１'）＜Ｄ'（ｔ２'）であるため、不等式（１）を満たさない。したがって、最大値Ｄ'（ｔ１'）および最小値Ｄ'（ｔ２'）を用いて計算される最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性は確度は低い。

確度判定部３３は、最大値および最小値に基づいて、最大厚さ変化量、歪みまたは弾性特性の確度が低いと判定した場合、最大厚さ変化量、歪みまたは弾性特性を所定の値（たとえば０や負の数など）に設定する。あるいは、確度判定部３３は、確度を示す情報を生成してもよい。確度を示す情報は、「確度が高い」かまたは「確度が低い」であり、これらの情報に対応させて適当な数値（例えば１と０など）生成すればよい。

確度判定部３３は、最大値と最小値との比較以外に、最大値および最小値が得られた時刻と対応する最大値測定期間および最小値測定期間との時間軸上での関係を用いて確度を決定してもよい。具体的には、最大値および最小値が得られた時刻が、最大値測定期間および最小値測定期間の開始時刻あるいは終了時刻と一致する場合には、最大厚さ変化量、歪みまたは弾性特性の確度が低いと判定してもよい。図１２に示すように、厚さ変化波形の正負が逆転している場合、厚さ変化波形は最大値測定期間内に極大を有しないため、最大値測定期間内における最大値は、最大値測定期間の開始時刻あるいは終了時刻に得られる値となる。同様に、厚さ変化波形は最小値測定期間内に極小を有しないため、最小値測定期間内における最小値は、最小値測定期間の開始時刻あるいは終了時刻に得られる値となる。したって、このような関係を用いても正しく確度を判定することができる。

なお、この判定基準を用いる場合、最大値および最小値の少なくとも一方が得られた時刻と対応する期間との時間軸上での関係を調べれば十分である。少なくとも最大値または最小値の一方が正しい値でなければ、最大厚さ変化量、歪みまたは弾性特性も正しい値とならないからである。

確度判定部３３は、これらいずれの方法によって確度を判定してもよく、これら２つの方法を組み合わせて確度を判定してもよい。複数の確度判定方法を組み合わせることで、より段階の細かい確度情報を好適に取得することができる。

図１３Ａおよび図１３Ｂは確度判定部３３による確度の判定結果を反映させて、最大厚さ変化量、歪みまたは弾性特性を表示部２１に表示させる例を示している。図１３Ａでは、確度が低いと判定された最大厚さ変化量、歪みまたは弾性特性を所定の値に設定した場合の表示の例を示している。図１３Ａに示す空間分布画像Ｆ_kにおいて、画像データｆ（ｋ）₃₄および画像データｆ（ｋ）₄₄は確度が低いと判定されたため、所定の値が設定されている。このため、他の画像データとは異なる色で表示されている。前述したように確度判定部３３は確度を示す情報を生成し、生成した情報に基づいて、図１３Ａに示す空間分布画像Ｆ_kを表示してもよい。

また、図１３Ｂは、最大厚さ変化量、歪みまたは弾性特性を示す二次元の空間分布画像Ｆ_kと、確度を示す情報を示す二次元の空間分布画像Ｇ_kとを同時画面７０に表示する例を示している。図１３Ｂでは、画像データｆ（ｋ）₃₄および画像データｆ（ｋ）₄₄が所定の階調で表示されているが、これらの領域では確度が低いことを空間分布画像Ｇ_kは示している。

このような表示を行うことによって、最大厚さ変化量、歪みまたは弾性特性を表示する画面において確度の低い領域を容易に認識することができ、測定結果に基づいてより正確な診断を行うことが可能となる。

以下、超音波診断装置１１を用いて、頸動脈壁のある一部分の最大厚さ変化量および弾性特性を測定した場合について例を説明する。

図１４は超音波診断装置１１を用いてヒト頸動脈の前壁の厚さ変化量を測定した結果を示している。被験者は４１歳の男性であり、被験者の心電波形のＲ波をトリガー信号として一心周期の一部期間（約７００［ｍｓ］）測定したものである。図１４において、一心周期における最大厚さ変化量は、１．８７＋２．６２＝４．４９［μｍ］であった。このときの測定対象部位の厚さ最大値は１６０［μｍ］、被験者の血圧差は４０［ｍｍＨｇ］、すなわち、５．３３［ｋＰａ］であった。したがって、弾性特性Ｅは５．３３×１６０／４．４９＝１９０［ｋＰａ］となる。

しかしながら、この最大値および最小値は、図１４に示すように、一心周期中の約１００ｍｓおよび約５４５ｍｓにおいて見られる信号に基づいている。図１４および図８のグラフ８ｂを比較すれば明らかなように、この最大値および最小値を与える厚さ変化量は、血管壁の厚さ変動として起こり得ない挙動であり、ノイズの影響によるものと考えられる。このように、一心周期の全期間を用いて厚さ変化量の最大値および最小値を求める場合、ノイズの影響を受け、確度の低い弾性特性が得られることがある。

図１５に、図１４と同一のヒト頸動脈の前壁の厚さ変化量測定結果を示す。図１５に示すように、厚さ変化量の最大値を求めるための期間を５０［ｍｓ］から１５０［ｍｓ］まで、および最小値を求めるための期間を３００［ｍｓ］から４００［ｍｓ］までに変更することにより、確度の高い最大値および最小値を選択することができる。この場合の最大厚さ変化量は、１．８７＋１．２５＝３．１２［μｍ］となる。測定対象部位の厚さ最大値は１６０［μｍ］、被験者の血圧差は５．３３［ｋＰａ］なので、弾性特性Ｅは５．３３×１６０／３．１２＝２７０［ｋＰａ］となり、より確度の高い弾性特性を求めることが可能となる。さらには、図１５に示すように、最大値測定期間および最小値測定期間を別個に設けることにより、２００［ｍｓ］付近に存在するスパイク状のノイズの影響を回避する効果を有していることもわかる。

また、測定期間を変更することにより、データを取得する期間が約１／２となることから、取得したデータを記憶するメモリの容量も少なくてすみ、一心周期におけるコンピュータの演算量も少なくできる。したがって、超音波診装置に搭載すべきメモリの容量を小さくすることができ、より高速に弾性特性測定を求めることができる。演算量の低減にあわせて演算能力の低いコンピュータを採用してもよく、この場合、超音波診断装置のコストを低減することができる。

このように、本実施形態の超音波診断装置によれば、厚さ変化量の最大値および最小値の計測を、それぞれ別個に設けられた一心周期よりも短い期間において行うため、ノイズ等による影響を低減し、より確度の高い最大厚さ変化量および弾性特性を得ることが可能となる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の超音波診断装置の第２の実施形態を説明する。図１６は、第２の実施形態の超音波診断装置の主要部の構成を示すブロック図である。図１６には図示していないが、第２の実施形態の超音波診断装置は、第１の実施形態と同様、送信部１４、受信部１５、遅延時間制御部１６、位相検波部１７、フィルタ部１８および制御部３０を備えている。これら各部は第１の実施形態で説明したように動作する。

本実施形態の超音波診断装置も、一心周期または一心周期の一部期間において厚さ変化量の最大値および最小値を決定し、決定した最大値および最小値に基づいて、最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の確度を判定する。このために、演算部１９は、位置変位量演算部３１ａ厚さ変化量演算部３１ｂおよび最大最小値演算部３１ｃ'とを含む。また、性状測定値演算部３２および確度判定部３３'を含む。位置変位量演算部３１ａおよび厚さ変化量演算部３１ｂにおける演算は第１の実施形態と同様に行われる。また、最大最小値演算部３１ｃ'における演算は、以下で説明するように、厚さ変化量の最大値および最小値を求める期間が異なることを除いて、第１の実施形態と同様に行われる。

第１の実施形態において詳細に説明したように、厚さ変化量は心周期に同期しており、厚さ変化量の一心周期中において得られる最大値および最小値は、一心周期中の心臓のイベントに関連している。このため、最大値および最小値は厚さ変化量の一心周期中の一部期間から決定することができる。

図８のグラフ８ｂおよび８ｆから明らかなように、一部期間が、脈波のＳ波およびＰ波が観測される時期を含んでいれば、最大値および最小値は正しく求められる。本実施形態では、最大値および最小値を求めるための期間を一心周期の連続した一部に設定する。

最大値および最小値を求めるための期間を短くすることにより、ノイズを誤って最大値あるいは最小値として認識する可能性を低下させることができる。たとえば、一心周期内の駆出期のみで計測を行う場合、駆出期は一心周期全体の約３０％の時間を占めるため、ノイズの影響を受ける可能性を１／３以下に低減することができる。また、計測時間を短くすることにより、演算すべき計測値の量も低減できるため、多くのメモリを超音波診断装置に搭載したり、演算処理能力の高い高性能な、コンピュータを用いる必要がなく、超音波診断装置の製造コストを低減させることができる。あるいは高速で計測が可能な超音波診断装置が実現する。

図８を参照して、第１の実施形態で説明したように、脈波のＳ波およびＰ波が観測される時刻、あるいは、厚さ変化量の最大値ｂ１および最小値ｂ２が得られる時刻は、生体信号を用いて容易に決定できる。たとえば、生体信号検出手段として心電計２２を用いる場合には、データ取得期間をＲ波からＴ波までの期間とすることで、好適に厚さ変化量の最大値および最小値を求めることができる。Ｒ波の替わりにＰ波、Ｑ波、Ｓ波を用いてもよいし、Ｒ波を基準としてデータ取得期間をＲ波から０．５秒後までとしたり、Ｒ波から一心周期の４０％に相当する時間後までとしても同様の効果が得られる。

また、生体信号検出手段として心音計を用いる場合には、データ取得期間をＩ音からＩＩ音までの期間とすることで、好適に厚さ変化量の最大値および最小値を求めることができる。Ｉ音の替わりにＩＶ音を用いたり、ＩＩ音の替わりにＩＩＩ音を用いてよい。また、Ｉ音を基準としてデータ取得期間をＩ音から０．５秒後までとしたり、Ｉ音の一心周期の１０％に相当する時間前からＩ音の３０％相当時間後までとしても同様の効果が得られる。

生体信号検出手段として脈波計を用いる場合には、データ取得期間をＳ波からＣ波までの期間とすることで、好適に厚さ変化量の最大値および最小値を求めることができる。Ｃ波の替わりにＴ波やＤ波を用いてもよいし、Ｓ波を基準とし、データ取得期間をＳ波から０．５秒後までとしたり、Ｓ波の一心周期の１０％に相当する時間前からＳ波の３０％相当時間後までとしてもよい。

さらに、超音波診断装置の外部に生体信号検出手段として別途機器を設け、生体信号を取り込まなくても、超音波診断装置１１が測定する数値をトリガー信号としてもよい。図８のグラフ８ａに示すように、測定した頸動脈血管内の任意位置における位置変位量には、点ａ１、ａ２およびａ３示されるような位置変位量の変化が他の部分に比べて特徴的な極大点あるいは極小点が見られる。このため、点ａ１、ａ２、ａ３を演算部１９において抽出し、これらを用いて一心周期内の厚さ変化量の最大値および最小値を求める期間を決定することもできる。なお、点ａ１は血管３の測定対象部位における血圧最小点、点ａ２は測定対象部位における血圧最大点、点ａ３はダイクロティックノッチにそれぞれ由来するイベントである。

位置変位量に基づき計測期間を定める場合には、たとえば、データ取得期間を点ａ１からａ３までの期間とすることで、好適に厚さ変化量の最大値および最小値を求めることができる。また、点ａ３の替わりに点ａ２を用いてもよいし、点ａ１を基準としてデータ取得期間をａ１から０．５秒後までとしたり、ａ１の一心周期の１０％に相当する時間前からａ２の１０％相当時間後までとしてもよい。

また、グラフ８ｃに示すように、血管内径変化量から図中に示すよう点ｃ１、ｃ２、およびｃ３を抽出し、計測期間の設定に用いてもよいし、グラフ８ｂに示した厚さ変化量自体から点ｂ１、ｂ２、ｂ３を抽出し、計測期間の設定を行ってもよい。

上述した生体信号検出手段により得られる生体信号を利用して、たとえば、図１および図２に示すように、心電計２２から得られる心電波形を演算部１９に入力し、上述したようにＲ波を検出したら、厚さ変化量の演算を行い、Ｔ波を検出したら演算を中断すればよい。Ｒ波およびＴ波の検出は、たとえば、演算部１９において、心電波形中の振幅の大きさと、心電波形を微分して得られる値と、それらが出現するタイミングとを用いることによって行うことができる。あるいは、この検出を心電計２２において行い、Ｒ波およびＴ波の検出に基づいて、制御信号を演算部１９へ出力させてもよい。

また、生体信号のトリガーとなる波形などの特異信号のタイミングが厚さ変化量の最大値および最小値が得られるタイミングと近接していたり、厚さ変化量の最大値および最小値が得られるタイミングより後に得られる特異信号をトリガーとする場合には、トリガーとして用いる特異信号が得られた周期の次の心周期における計測期間のトリガーとすればよい。

上述したように、厚さ変化量は厚さを規定する２点間の位置変位量の差によって求められる。したがって、厚さ変化量の最大値および最小値を求める期間に得られた２点間の位置変位量から厚さ変化量の最大値および最小値を求めればよい。超音波診断装置１１は一心周期の全体、つまり連続して、位置変位量を測定し、得られた位置変位量のうち、上述の厚さ変化量の最大値および最小値を求める期間内に得られる位置変位量を抽出して厚さ変化量の最大値および最小値を求めてもよい。あるいは、超音波診断装置１１は一心周期中の上述した期間のみにおいて、断続的に位置変位量を測定し、厚さ変化量の最大値および最小値を求めてもよい。厚さ変化量の最大値および最小値を求めるための計算は、生体信号などにより設定する上述した期間にリアルタイムで行ってもよいし、上述した期間とずれていてもよい。

被検体の個体差を考慮すると、厚さ変化量の最大値および最小値を求める計測期間は、一心周期の５％以上７５％以下の長さであることが好ましい。計測期間が、一心周期の５％より短いと厚さ変化量の最大値および最小値の少なくとも一方が得られない可能性がある。また、一心周期の７５％より長いと、計測期間を短縮した効果が十分には得られなくなり、ノイズによる影響を受け易くなる可能性がある。したがって、上述した生体信号をトリガーとし計測期間を設定する場合、計測期間がこの範囲内となるように設定することが好ましい。計測期間をこの長さに設定することによって、演算量を２５％から９５％程度低減し、また、ノイズによる影響を２５％から９５％程度低減することができると考えられる。

また、超音波診断装置による診断中は生体を安静状態にするため、心周期の変動は少ない。このため計測期間の設定は必ずしも毎回行う必要はなく、上述した生体情報に基づき、計測期間をいったん設定した後、計測期間を同じ周期で繰り返して計測を行ってもよい。一方、心周期ごとに生体信号を検出し、生体信号に基づいて計測期間を決定すれば、生体の心周期が不整脈などにより不規則である場合にも、確実に弾性特性の計測を行うことができる。

本実施形態では、一種類の生体信号検出手段から得られる特異信号を用いて計測期間を設定する例を説明したが、複数の生体信号検出手段から得られる特異信号を用いて計測期間を設定してもよい。たとえば、心電波形のＲ波を計測期間の開始を設定する信号として用い、血管内径変化量の点ｃ３を計測期間の終了を設定する信号として用いてもよい。

また、本実施形態では、最大厚さ変化量を求めるにあたり、厚さ変化量の最大値と最小値とを求めているが、厚さそのものを測定し、この最大値と最小値とから最大厚さ変化量を求めてもよい。厚さ変化量が既知である場合、厚さ変化量の測定開始時の厚さがわかれば、厚さの時間変化量は、測定開始時の厚さと厚さ変化量との和により求めることができる。測定開始時の厚さとは、二つの位置変位量を求める任意の二点間距離の初期値に他ならず、本実施形態にて説明した超音波診断装置では既知のパラメータである。

次に、確度判定部３３'を説明する。確度判定部３３'は、最大最小値演算部３１ｃ'で求めた最大値および最小値に基づいて、最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つの確度を判定する。具体的には、最大値が得られた時刻と最小値が得られた時刻とを比較し、比較結果に基づいて確度を判定する。

図１７は、心臓の収縮期の開始に一致して一心周期を決定した場合における一心周期分の厚さ変化波形を示している。一心周期内に最大値および最小値を求める一部期間を第１の期間として設定している。第１の期間内において、最大値Ｄ（ｔ_max）は時刻ｔ_maxにおいて得られ、最小値Ｄ（ｔ_min）は時刻ｔ_minにおいて得られる。通常の厚さ変化量Ｄ（ｔ）においては、図１７に示したように測定期間を設定した場合、最大値のほうが最小値よりも早い時刻に観察される。このため、時刻ｔ_maxおよび時刻ｔ_maxは、ｔ_max＜ｔ_maxの関係を満たしており、確度判定部３３'は、この最大値Ｄ（ｔ_max）および最小値Ｄ（ｔ_min）を用いて計算される最大厚さ変化量、歪または弾性特性の確度が高いと判定する。

一方、たとえば超音波反射波の振幅が極端に小さかったり、ノイズが含まれていたりした場合、そのような箇所の反射波信号を使用して求めた位置変位量は、正確な数値とはならないことがある。具体的には、全体として振幅が大きい波形となったり、小さい波形となったりする。この時、その位置変位量を用いて求めた厚さ変化波形は、図１８に示すように、の正負が逆転する。また、第１の実施形態において図１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａおよび１１Ｂを参照して説明した理由によっても厚さ変化波形の正負が逆転する。図１８に示す波形において、図１７と同様に最大値および最小値を求めると、最大値Ｄ'（ｔ_max'）は時刻ｔ_max'において得られ、最小値Ｄ'（ｔ_min）は時刻ｔ_min'において得られる。このとき、時刻ｔ_max'および時刻ｔ_min'は、ｔ_max'＜ｔ_min'となり、正しい関係を満たさない。このため、この場合は、確度判定部３３'は、最大値Ｄ'（ｔ_max'）および最小値Ｄ'（ｔ_min）を用いて計算される最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の確度が低いと判定する。

確度判定部３３'は、最大値および最小値に基づいて、最大厚さ変化量、歪みまたは弾性特性の確度が低いと判定した場合、第１の実施形態で詳細に説明したように、最大厚さ変化量、歪みまたは弾性特性を所定の値（たとえば０や負の数など）に設定する。あるいは、確度判定部３３'は、確度を示す情報を生成してもよい。確度を示す情報は、「確度が高い」かまたは「確度が低い」であり、これらの情報に対応させて適当な数値（例えば１と０など）生成すればよい。

表示部２１は、確度判定部３３'による確度の判定結果を反映させて、最大厚さ変化量、歪みまたは弾性特性を表示させる。確度が低いと判定された最大厚さ変化量、歪みまたは弾性特性を所定の値に設定した場合には、通常の最大厚さ変化量や弾性特性を表示する際には用いられない配色（たとえば黒など）を混ぜて表示したり、確度に応じて透過度を変えたりして表示してもよい。また、確度判定部３３'が確度を示す情報を生成している場合には、別の二次元マップを確度情報専用表示マップとして用い、あらかじめ用意した配色に従って確度を表示してもよい。具体的な表示方法は第１の実施形態における表示と同様に行うことができる。

なお、確度判定部３３'において、最大値が得られる時刻および最小値が得られる時刻にもとづいて確度を判定する条件は厚さ変化波形における一心周期の設定の仕方に依存する。図１９に示すように、一心周期の開始を規定するトリガー位置を図８のグラフ８ｂにおけるｂ１とｂ２との間、つまり、心電波形のＳ波や心音波形のＩ音を検出した０．１秒後を一心周期の開始時刻としてもよい。この場合には、確度判定部３３'は、最大値Ｄ（ｔ_max）が得られた時刻ｔ_maxと最小値Ｄ（ｔ_min）が得られた時刻ｔ_minとは、ｔ_max＞ｔ_minの関係を満たしている場合に確度が高いと判定する。

また、確度判定部３３'は、他の方法により確度を判定してもよい。図２０に示すように、一心周期内の一部期間に最大値および最小値を求めるための第１の期間を設定し、さらに第１の期間内に最大値および最小値出現予測期間（第２の期間）を設定する。最大値および最小値出現予測期間は、循環器系のメカニズムを考慮して設定されており、たとえば期間内に厚さ変化量の最大値と最小値が出現する確率が９９．９％となるように設定することが好ましい。最大値および最小値出現予測期間は、最大値および最小値測定期間と同様に、心電波形や心音波形等の生体信号や、位置変位量波形等に基づき設定することが可能である。

確度判定部３３'は、最大最小値演算部３１ｃ'が決定した最大値および最小値のそれぞれが得られた時刻が、最大値および最小値出現予測期間であるかどうかを判定し、期間内である場合には、その最大値および最小値から得られた最大厚さ変化量、歪みまたは弾性特性の確度が高いと判定する。

図２０では、最大値および最小値のそれぞれが得た時刻ｔ_maxおよびｔ_minがそれぞれ最大値および最小値出現予測期間であるため、確度判定部３３'は、頻度が高いと判定する。

図２１に示すように、厚さ変化量波形中にノイズが含まれ、そのノイズが最小値Ｄ''（ｔ_min''）として測定されている場合、時刻ｔ_min''は、最大値および最小値出現予測期間外である。このため、最大値''（ｔ_max''）および最小値Ｄ''（ｔ_min''）から得られる最大厚さ変化量、歪みまたは弾性特性の確度は低いと判定される。

なお、最大値および最小値が出現する確率の高い期間は１つの連続した期間でなくてもよく、図２２に示すように、最大値が出現する確率の高い最大値出現予測期間と、最小値が出現する確率の高い最小値出現予測期間とを第１の期間内に設定してもよい。この場合には、最大値が得られた時刻が最大値出現予測期間内であるかどうかおよび最小値が得られた時刻が最小値出現予測期間内であるかどうかを確度判定部３３'は判定する。

また、上述した複数の確度を判定する方法を組み合わせてもよい。複数の確度判定方法を組み合わせることで、より精度の高い確度情報を得ることができる。たとえば、図２１に示した厚さ変化波形が得られた場合、最大値および最小値が得られた時刻の比較のみでは、ｔ_max''＜ｔ_min''の関係を満たしているため、確度が高いと判定されるが、最大値および最小値出現予測期間を用いた判定を行うことによって正しく確度を判定することができる。

このように、本発明の超音波診断装置によれば、厚さ変化量の最大値および最小値が得られた時刻に基づいて確度を判定することにより、得られた最大厚さ変化量、歪み、弾性特性の信頼性を評価し、正確で信頼性の高い診断を行うことが可能となる。

（第３の実施形態）
以下、本発明の超音波診断装置の第３の実施形態を説明する。図２３は、第３の実施形態の超音波診断装置の主要部の構成を示すブロック図である。図２３には図示していないが、第３の実施形態の超音波診断装置は、第１の実施形態と同様、送信部１４、受信部１５、遅延時間制御部１６、位相検波部１７、フィルタ部１８および制御部３０を備えている。これら各部は第１の実施形態で説明したように動作する。

本実施形態の超音波診断装置は、心周期毎に得られる最大厚さ変化量、歪みまたは弾性特性の全体が信頼性の高いものであるかどうかを判定する。このために、演算部１９は、形状測定値演算部３１と、性状測定値演算部３２と、合否演算部３３とを含む。

第１の実施形態において詳細に説明したように、形状測定値演算部３１は性状特性を求める。具体的には、位相検波信号の実部信号および虚部信号を用いて、生体の組織内部に設定された複数の測定対象位置における位置変位量を求め、さらに、複数の位置変位量に基づく任意の２点間の厚さ変化量を求める。性状特性値演算部３２は性状特性値を求める。具体的には、厚さ変化量の最大値と最小値との差から歪みまたは弾性特性を求める。厚さ変化量の最大値と最小値は第１および第２の実施形態において説明したように、一心周期内に設定された一部期間や最大値測定期間および最小値測定期間から求めてもよい。心周期の一部期間から最大値と最小値とを求めることによって、第１および第２の実施形態で説明したように、ノイズによる計測誤差を低減させることができる。

合否演算部３３は、形状測定値演算部３１が求めた最大厚さ変化量、または性状測定値演算部３２が求めた歪み量や弾性特性が信頼できる数値か否かをすべてのデータに対して演算する。例えば、弾性特性が６行５列の２次元マトリックスとして得られる場合、各位置における弾性特性値が信頼できる値であるかどうかの合否を演算する。合計３０箇所について合否の演算を行うことになる。合否の判定方法としては、例えば厚さ変化量に着目した場合、血圧の増加により本来減少するはずの厚さが逆に増加しているデータを不合格としたり、厚さが最大値（あるいは最小値）を示すタイミングと血圧値が最小値（あるいは最大値）を示すタイミングとが、予め定めた閾値を越えているデータを不合格としたりする方法等がある。

合否演算部３３は、このようにして求めた各位置における合否比率を演算する。図２４Ａは、６行５列の弾性特性に合否情報を付加した弾性特性画像を示している。画像表示する領域は、第１の実施形態で説明したように表示２１の画面上に示されるＲＯＩを指定することにより、決定される。図２４Ａにおいて、不合格と判定された箇所は黒色で示されている。３０箇所のうち、合格であると判定されたデータは１８箇所であり、その合格率は６０％である。このうち、１行目および６行目に位置するデータは、血管壁外の組織から得られたデータである。このため、正しい弾性率を示していない。合否演算部３３は合格率の代わりに不合格率を求めてもよい。

図２４Ｂは、図２４Ａに示す弾性特性画像から血管壁の部位だけを抽出した画像である。空間分布画像中から血管壁に相当する領域を抽出するには、たとえば音響インピーダンスの差を利用することができる。あるいは、ＲＯＩを調節し、血管壁のみを含むように設定してもよい。血管壁を示す２０箇所のうち、合格データは１８箇所であり、その合格率は９０％である。以下では、求めた合格率を用いて超音波診断装置の表示を制御する方法について詳述するが、合否の判定を行うデータには、弾性特性を求めたい領域のみを含むことが好ましい。このため、図２４Ａで示す領域よりも図２４Ｂに示すよう領域における合否を判定し、得られた合否結果に基づく合格率を表示の制御に用いるほうが好ましい。

求められた合格率は、合否演算部３３において、演算データ記憶部２０に記憶されている予め定められた閾値と比較される。合格率が閾値以上である場合、合否演算部３３は合否率が優れていることを示す表示信号を表示部２１へ出力する。表示部２１は表示信号に基づき、画像データを表示する。例えば閾値が８０％と定められている場合には合格率が９０％の画像データは、表示部２１に表示される。また、閾値が９５％の場合には、画像データは表示部２１には表示されない。合否演算部３３が不合格率を求める場合には、不合格率が閾値以下である場合に合否比率が優れていることを示す表示信号を出力する。つまり、合否比率と閾値が所定の条件を満たしているばあいに表示信号を生成する。合否演算部３３は、このような動作を生体の心周期毎に行う。

図２５は、合格率を用いて超音波診断装置を制御する一例を示すフローチャートである。合否演算部３３が求めた合格率ａ_nと超音波診断装置の操作者が予め設定した合格率の閾値Ａとの比較結果に基づいて、空間分布画像の表示を制御する方法を示している。以下で説明する手順は、たとえば、コンピュータに実行可能なプログラムあるいはファームウエアなどとして超音波診断装置に設けられたＲＯＭなどの記録媒体に記録されている。

まず、測定を行う前に、操作者は合格率の閾値Ａを定め、超音波診断装置に設定する（ステップＳ１）。次に操作者は、超音波診断装置を操作して、分布画像演算部３４にて所望の箇所の形状測定値や性状測定値、例えば弾性特性を測定し（ステップＳ２）、その空間分布画像Ｆ₁を演算させる（ステップＳ３）。そして合否と合格率ａ₁とを求め（ステップＳ４）、合格率ａ₁を閾値Ａと比較する（ステップＳ５）。合格率ａ₁が閾値Ａよりも大きい場合には、合否演算部３３から出力される表示信号に基づき、空間分布画像Ｆ₁は表示部２１に表示され（ステップＳ６）、この心周期における動作を完了する。そしてステップＳ２へと戻り、ステップ２からステップ６を繰り返し実行する。一方、合格率ａ₁が閾値Ａよりも小さい場合には、空間分布画像Ｆ₁は表示せず、この心周期における動作を完了し、ステップＳ２へと戻る。以前の空間分布画像Ｆ₀が表示部２１に表示されている場合には、その画像が維持される。

ここで、図２５における分布画像演算（ステップＳ３）と合格率演算（ステップＳ４）の順序は逆でもかまわない。その場合のフローチャートを図２６に示す。図２６に示した制御方法と図２５の制御方法との違いは、図２６の方法では合格率ａ_nが閾値Ａを越えたと判定された場合（ステップＳ１４）のみ空間分布画像Ｆ_nを演算する（ステップＳ１５）点にある。すなわち、図２６に示した制御方法のほうが分布画像演算部３４の演算量が少ないという効果がある。

合格率ａ_nは、求められるたびに表示部２１に表示させてもよい。画像Ｆが表示されなくとも、合格率を表示させて操作者に知らせることで、操作者は測定の合格率が上昇しているのか下降しているのかを知り、測定部位や測定する姿勢の適不適を判定することができる。

操作者が測定を中断あるいは終了したい場合、操作者は超音波診断装置にフリーズ信号を入力することができる。フリーズ信号は、図２５および図２６に示したどのステップにおいても入力することが可能であり、超音波診断装置はフリーズ信号の入力を確認すると、すべての測定を中止する。表示部２１上には合格率ａ_nが閾値Ａよりも大きい画像のなかで、最後に得られた空間分布画像Ｆと、このときの合格率ａ_nとを表示する。

このような動作を行うために、図２５のステップＳ６および図２６のステップ１６において、空間分布画像Ｆ_nを表示するだけでなく、閾値Ａを越えた空間分布画像Ｆ_nと合格率ａ_nとを演算データ記憶部２０に記憶することが好ましい。これら画像Ｆ_nと合格率ａ_nとを記憶しておくと、操作者はフリーズ後に閾値Ａを越えた信頼性の高い画像のみを閲覧することが可能となり、効率的な診断を行うことができる。また、フリーズ信号が入力されたときに、測定開始からフリーズ信号入力までの期間において、最も合格率の高い場合の画像Ｆを演算データ記憶部２０から読み出し、これを表示部２１上に表示させる制御をすることも可能となる。なお、フリーズ信号の入力によってすべての測定を中止せず、表示だけを保持するよう制御してもよい。

図２７は、本実施形態の超音波診断装置において、心周期毎に求められた合格率ａ_nを示すグラフである。横軸は計測開始から空間分布画像が得られた回数、つまり計測開始からの心周期の回数を示している。閾値Ａは９０％に設定されている。計測開始直後は、被験者あるいは、超音波プローブ１３を保持する操作者の姿勢や呼吸状態が安定していないなどの理由により、合格率ａ_nは小さいが、次第に合格率ａ_nは大きくなってゆく。図２７において、横軸上の数字に丸をつけて示すように、５〜８および１０心周期目に得られた合格率ａ_nは、閾値Ａより大きい。超音波診断装置は、閾値Ａよりも大きい合格率が得られたときの空間分布画像を表示部２１に表示する。具体的には、計測開始後、４心周期までは表示部２１に空間分布画像が表示されず、その後、５心周期目に初めて空間分布画像Ｆ₅が表示される。以降、８心周期まで心周期毎に空間分布画像が更新表示される。９心周期目に得られる合格率ａ_nは閾値Ａよりも小さい。このため、９心周期目では、空間分布画像の更新表示を行わず、空間分布画像Ｆ₈の表示を維持する。その後、１０心周期目で表示を更新し空間分布画像Ｆ₁₀を表示する。

このように、本実施形態によれば、合否演算部３３が求めた合格率ａと操作者が予め設定した閾値Ａとを比較し、閾値Ａよりも優れた合格率ａの場合のみ空間分布画像Ｆを表示する。このため、操作者はある一定の信頼性を有する測定結果のみを選択的に見ることができ、より正確な診断を行うことが可能となる。

また、合格率ａ_nを利用して測定の終了を制御してもよい。たとえば、閾値Ａ'として、計測結果が充分な信頼性を有していることを示す値を設定し、合格率ａ_nが閾値Ａ'よりも優れているかどうかを判定する。合格率ａ_nが閾値Ａ'よりも優れていた場合、計測を終了して最後に得られた空間分布画像をプリントアウトしたり、記録媒体に記録を行う。この制御は、上述した空間分布画像の表示の制御と組み合わせてもよい。空間分布画像の表示も行う場合には、測定終了の制御に用いる閾値Ａ'は、空間分布画像を表示させるために用いる閾値Ａよりも計測の信頼性が高いことを示す数値であることが好ましい。これにより、計測の開始後、計測信頼性が充分高まった時点で自動的に測定を終了させ、所望の空間分布画像を得ることができる。

なお、本実施形態では血管壁の弾性特性の二次元分布を求める場合を例示しているが、本発明の超音波診断装置は、心臓等の血管壁以外の循環器組織や、肝臓や***等の体組織も好適に測定できる。

また、本実施形態では、形状測定値や性状測定値の二次元分布を測定し、心周期毎の画像として表示する超音波診断装置を説明したが、３Ｄメカニカルプローブなどを用いて形状測定値や性状測定値の三次元分布を測定し、心周期毎の画像として表示してもよい。

上記形態では、合格率と閾値とを比較し、比較結果に基づいて表示部２１の制御をおこなっている。このため、超音波診断装置による計測初期においては、計測が安定しないために、合格率が閾値をなかなか越えず、画像が表示されない場合があり得る。このような場合には、合格率そのものを基準として表示を制御することによって計測初期においても画像を表示させることができる。

具体的には、演算データ記憶部２０は、合否比率および形状特性値および性状特性値の少なくとも一方を記憶する。合否演算部３５は、合否比率を演算するたびに、演算データ記憶部２０に記憶されている合否比率の最良値と演算した合否比率とを比較し、合否比率が最良値よりも優れている場合には表示信号を生成する。演算データ記憶部２０は、記憶されている合否比率の中で、合否比率の最良値およびそのときの形状特性値および性状特性値が特定できるようにすべての合否比率、形状特性値および性状特性値を記憶していてもよい。あるいは、常に合否比率の最良値とその値が得られた時の形状特性値および性状特性値のみを更新しながら記憶してもよい。

図２８は、合格率ａ_nを用いて超音波診断装置を制御する一例を示すフローチャートである。合格率ａ_nの演算方法は上述した通りである。合否演算部３３が求めた合格率ａ_nと超音波診断装置の操作者が予め設定した期間内の合格率最大値ａ_bestとの比較結果に基づいて、空間分布画像Ｆ_nの表示を制御する。

まず、操作者は超音波診断装置を操作し、上述したように分布画像演算部３４により所望の箇所の形状測定値や性状測定値、たとえば、弾性特性を測定する（ステップＳ２１）。次に、測定した弾性特性の空間分布画像Ｆ₁や、画像Ｆ₁の合格率ａ₁を求め、これらを表示部２１にて表示する（ステップＳ２２）。 合否演算部３３は、画像Ｆ₁と合格率ａ₁とをこの時点での最良値Ｆ_bestとａ_bestとして演算データ記憶部２０へそれぞれ記憶させる（ステップＳ２３）。

次の心周期において、分布画像演算部３４は弾性特性を測定し（ステップＳ２４）、分布画像Ｆ₂を演算する（ステップＳ２５）。そして合否と合格率ａ₂とを求め（ステップＳ２６）、合格率ａ₂を合格率最大値ａ_bestと比較する（ステップＳ２７）。合格率ａ₂が合格率最大値ａ_bestよりも大きい場合には、画像Ｆ₂と合格率ａ₂は新たにＦ_bestとａ_bestとして記憶され（ステップＳ２８）、空間分布画像Ｆ₂は表示部２１にて表示され（ステップＳ２９）、この心周期における動作を完了する。そしてステップＳ２４へと戻り、ステップ２４〜ステップ２９を繰り返し実行する。一方、合格率ａ₂が合格率最大値ａ_bestよりも小さい場合には、空間分布画像Ｆ₂は表示せず、この心周期における動作を完了し、ステップＳ２４へと戻る。

操作者が測定を中断あるいは終了したい場合、操作者は超音波診断装置にフリーズ信号を入力することができる。フリーズ信号は、図２８に示したどのステップにおいても入力することが可能であり、超音波診断装置はフリーズ信号の入力を確認すると、すべての測定を中止する。表示部２１上には合格率最大値ａ_bestと空間分布画像Ｆ_bestとを表示する。なお、フリーズ信号の入力によってすべての測定を中止せずとも、表示だけを保持するよう制御してもよい。

図２９は、本実施形態の超音波診断装置において、心周期毎に求められた合格率ａ_nを示すグラフである。図２７と同様、横軸は計測開始から空間分布フレームが得られた回数、つまり計測開始からの心周期の回数を示している。計測開始直後は、被験者あるいは、超音波プローブ１３を保持する操作者の姿勢や呼吸状態が安定していないなどの理由により、合格率ａ_nは小さいが、次第に合格率ａ_nは大きくなってゆく。図２９において、横軸上の数字に丸をつけて示す心周期では、最良値Ｆ_bestとａ_bestが更新される。このため、空間分布画像が更新表示される。つまり、開始直後は、心周期毎に合格率ａ_nが大きくなるため、心周期毎に空間分布画像が更新される。やがて、計測が安定し、合格率ａ_nがほぼ一定の値をとるようになると、合格率ａ_nがさらに計測の信頼性が高い値を示す場合のみ空間分布画像が更新される。

このように本実施形態によれば、測定開始直後は頻繁に空間分布画像を更新して表示するが、計測が安定してくると、最も信頼性の高い場合の空間分布画像を維持する。このため、計測が安定するにつれて表示部に表示される画像が見易くなり、また、信頼性の高い測定結果を選択的に見ることができる。これにより、操作者はより正確な診断を行うことが可能となる。

本発明の超音波診断装置は、生体組織の性状特性および形状特性の測定に好適に用いられ、弾性特性の測定に適している。また、血管壁の弾性特性を測定し、動脈硬化病変の発見や動脈硬化の予防に好適に用いられる。

本発明の超音波診断装置を用いて血管壁組織の性状特性を計測するための構成を示すブロック図である。 本発明の超音波診断装置の第１の実施形態を示すブロック図である。 図２に示す超音波診断装置の演算部の構成を示すブロック図である。 表示部に表示される血管壁の画像に設定されたＲＯＩを示す模式図である。 表示部に表示される２次元弾性特性画像の模式図である。 生体の組織を伝播する超音波ビームを模式的に示す図である。 測定対象位置と測定対象部位における弾性率との関係を示す模式図である。 図２に示す超音波診断装置の主要部の詳細な構成を示すブロック図である。 グラフ８ａから８ｃは、本発明による超音波診断装置により測定したヒト頸動脈血管における位置変位量、厚さ変化量および血管内径変化量を示しており、グラフ８ｄから８ｆは心電図、心音図および脈波を示している。チャート８ｇは、心周期現象を説明している。 厚さ変化波形の一心周期分に設定される最大値測定期間および最小値測定期間の一例を示す図である。 血管を伝播する超音波ビームの音響線上に設定される測定対象位置を模式的に示す側面図である。 血管を伝播する超音波ビームの音響線上に設定される測定対象位置を模式的に示す断面図である。 図１０Ａおよび１０Ｂに示す測定対象位置における位置変位量を示す模式的グラフである。 図１０Ａおよび１０Ｂに示す測定対象位置の隣接する２点の厚さ変化量を示す模式的グラフである。 厚さ変化波形の一心周期分に設定される最大値測定期間および最小値測定期間の他の例を示す図である。 表示部に表示される２次元弾性特性画像の一例を示す模式図である。 表示部に表示される２次元弾性特性画像の他の例を示す模式図である。 第１の実施形態による超音波診断装置を用いて測定したヒト頸動脈血管前壁の厚さ変化量の時間変化を示すグラフである。 第１の実施形態による超音波診断装置を用いて測定したヒト頸動脈血管前壁の厚さ変化量の時間変化を示すグラフであって、設定された最大値測定期間および最小値測定期間を示している。 本発明による超音波診断装置の第２の実施形態の主要部の詳細な構成を示すブロック図である。 厚さ変化波形内に設定される最大値および最小値を求める期間を示す図である。 正負が逆転している厚さ変化波形の最大値および最小値を示す図である。 一心周期の開始時期が異なる場合における厚さ変化波形の最大値および最小値の位置を示す図である。 厚さ変化波形内に設定される最大値および最小値を求める期間および最大値および最小値出現予測期間を示す図である。 厚さ変化波形内に設定される最大値および最小値を求める期間および最大値および最小値出現予測期間を示す他の図である。 厚さ変化波形内に設定される最大値および最小値を求める期間、最大値出現予測期間および最小値出現予測期間を示す図である。 本発明による超音波診断装置の第３の実施形態の主要部の詳細な構成を示すブロック図である。 弾性特性の空間分布画像に弾性特性の合否情報を付加した画像を模式的に示す図である。 図２４Ａに示す画像から血管壁部位だけを抽出した画像を模式的に示す図である。 本発明による超音波診断装置の第３の実施形態における動作を説明するフローチャートである。 本発明による超音波診断装置の第３の実施形態における動作を説明する他のフローチャートである。 図２６または２７に示すフローチャートにしたがって動作することにより求められる合格率を模式的に示すグラフである。 本発明による超音波診断装置の第３の実施形態における他の動作を説明するフローチャートである。 図２８に示すフローチャートにしたがって動作することにより求められる合格率を模式的に示すグラフである。

符号の説明

１ 血管外組織
２ 体表
３ 血管
４ 血管前壁
５ 血液
１１ 超音波診断装置
１２ 血圧計
１３ 超音波プローブ
１４ 送信部
１５ 受信部
１６ 遅延時間制御部
１７ 位相検波部
１８ フィルタ部
１９ 演算部
２０ 演算データ記憶部
２１ 表示部
２２ 心電計
３１ 形状測定値演算部
３１ａ 位置変位量演算部
３１ｂ 厚さ変化量演算部
３１ｃ 最大最小値演算部
３２ 性状特性値演算部
３３、３３' 確度判定部
３４ 分布画像演算部
３５ 合否演算部
４０ 血管壁
４１ ＲＯＩ
６０ 生体
６４ 血管壁
６６ 音響腺
６７ 超音波ビーム

Claims (37)

1. 生体の組織へ超音波送信波を送信するための超音波プローブを駆動する送信部と、
   前記超音波送信波が前記生体の組織において反射することにより得られる超音波反射波を、前記超音波プローブを用いて受信し、受信信号を生成する受信部と、
   前記受信信号を位相検波し、位相検波信号を生成する位相検波部と、
   前記位相検波信号から前記生体の組織に設定された複数の測定対象位置における位置変位量をそれぞれ演算する位置変位量演算部と、
   前記位置変位量から、前記複数の測定対象位置に基づいて設定された任意の２点間の厚さまたは厚さ変化量を複数求める厚さ変化量演算部と、
   前記生体の一心周期の一部の期間にそれぞれ設定された最大値測定期間および最小値測定期間において、各厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値をそれぞれ決定する最大最小値演算部と、
   を備え、前記各厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値の差から最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくともいずれかひとつをそれぞれ計算する超音波診断装置。
2. 前記厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値と、前記生体の血圧値に関する情報を受け取り、前記厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値の差および前記血圧値に基づいて弾性特性を計算する性状特性値演算部をさらに備える請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記最大値測定期間および最小値測定期間は前記生体の一心周期において重ならないように設定されている請求項１または２に記載の超音波診断装置。
4. 前記最大値測定期間および最小値測定期間の少なくとも一方は、前記生体から得られる生体信号に同期して設定される請求項１または２に記載の超音波診断装置。
5. 前記生体信号は心電計により得られる心電波形である請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 前記最大値測定期間および最小値測定期間の少なくとも一方は、前記心電波形のＰ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、Ｔ波およびＵ波のうちの少なくとも一つに基づいて設定される請求項５に記載の超音波診断装置。
7. 前記生体信号は心音計により得られる心音波形である請求項４に記載の超音波診断装置。
8. 前記最大値測定期間および最小値測定期間の少なくとも一方は、前記心音波形のＩ音、ＩＩ音、ＩＩＩ音およびＩＶ音のうちの少なくとも一つに基づいて設定される請求項７に記載の超音波診断装置。
9. 前記生体信号は脈波波形である請求項４に記載の超音波診断装置。
10. 前記最大値測定期間および最小値測定期間の少なくとも一方は、前記脈波波形のＳ波、Ｐ波、Ｔ波、Ｃ波およびＤ波のうちの少なくとも一つに基づいて設定される請求項９に記載の超音波診断装置。
11. 前記最大値測定期間および最小値測定期間の少なくとも一方は、前記位置変位量演算部によってあらかじめ求められた位置変位量波形に基づいて設定される請求項１または２に記載の超音波診断装置。
12. 前記厚さ変化量演算部は、前記位置変位量から前記体組織の厚さ変化量を示す厚さ変化量波形をあらかじめ求め、前記最大値測定期間および最小値測定期間の少なくとも一方は、前記厚さ変化波形に基づいて設定される請求項１または２に記載の超音波診断装置。
13. 前記厚さ変化量演算部は、前記位置変位量から前記体組織に含まれる血管の径変化量を示す血管径変化量波形をあらかじめ求め、前記最大値測定期間および最小値測定期間の少なくとも一方は、前記血管径変化量波形に基づいて設定される請求項１または２に記載の超音波診断装置。
14. 前記最大値測定期間および最小値測定期間は、それぞれ前記一心周期の１％以上２５％以下の長さである請求項１または２に記載の超音波診断装置。
15. 前記厚さまたは厚さ変化量の最大値と最小値との比較結果に基づいて、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つの確度を判定する確度判定部をさらに備える請求項１または２に記載の超音波診断装置。
16. 前記確度判定部は前記最大値が前記最小値と等しいかまたは小さい場合、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つの確度が低いと判定する請求項１５に記載の超音波診断装置。
17. 前記厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値の少なくとも一方が得られた時刻と対応する前記最大値測定期間および最小値測定期間の少なくとも一方との関係に基づいて、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つの確度を判定する確度判定部をさらに備える請求項１または２に記載の超音波診断装置。
18. 前記厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値の少なくとも一方が得られた時刻が対応する測定期間の開始時刻または終了時刻と一致する場合、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つ確度が低いと判定する請求項１７に記載の超音波診断装置。
19. 前記最大最小値演算部または前記性状特性演算部は、前記確度に基づいて、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくともいずれかひとつを所定の値に設定する請求項１５または１６に記載の超音波診断装置。
20. 前記確度判定部は、前記確度を示す情報を生成する請求項１５または１６に記載の超音波診断装置。
21. 前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つを表示する表示部をさらに備える請求項１９に記載の超音波診断装置。
22. 前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つを表示する表示部をさらに備え、前記確度を示す情報に基づいて、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つを前記生体の組織における位置に応じた二次元表示を行う請求項２０に記載の超音波診断装置。
23. 前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つと、前記確度を示す情報に基づく確度とをそれぞれ前記生体の組織における位置に応じた二次元表示を行う表示部をさらに備えた請求項２０に記載の超音波診断装置。
24. 超音波診断装置の制御部による超音波診断装置の制御方法であって、
    超音波送信波を送信し、前記超音波送信波が前記生体の組織において反射することにより得られる超音波反射波を超音波プローブを用いて受信し、受信信号を生成するステップ（Ａ）と、
    前記受信信号を位相検波し、位相検波信号を生成するステップ（Ｂ）と、
    前記位相検波信号から前記生体の組織に設定された複数の測定対象位置における位置変位量をそれぞれ演算するステップ（Ｃ）と、
    前記位置変位量から、前記複数の測定対象位置に基づいて設定された任意の２点間の厚さまたは厚さ変化量を複数求めるステップ（Ｄ）と、
    前記生体の一心周期の一部の期間にそれぞれ設定された最大値測定期間および最小値測定期間において、各厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値をそれぞれ決定するステップ（Ｅ）と、
    前記各厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値の差から最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくともいずれかひとつをそれぞれ演算ステップと（Ｆ）、
    を包含する超音波診断装置の制御方法。
25. 前記ステップ（Ｆ）は、前記厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値と、前記生体の血圧値に関する情報を受け取り、前記厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値の差および前記血圧値に基づいて弾性特性を計算する請求項２４に記載の超音波診断装置の制御方法。
26. 前記ステップ（Ｅ）において、前記最大値測定期間および最小値測定期間は前記生体の一心周期において重ならないように設定されている請求項２４または２５に記載の超音波診断装置の制御方法。
27. 前記ステップ（Ｅ）において、前記最大値測定期間および最小値測定期間の少なくとも一方は、前記生体から得られる生体信号に同期して設定される請求項２４または２５に記載の超音波診断装置の制御方法。
28. 前記生体信号は心電計により得られる心電波形である請求項２７に記載の超音波診断装置の制御方法。
29. 前記厚さまたは厚さ変化量の最大値と最小値との比較結果に基づいて、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つの確度を判定するステップ（Ｇ１）をさらに包含する請求項２４または２５に記載の超音波診断装置の制御方法。
30. 前記ステップ（Ｇ１）において、前記最大値が前記最小値と等しいかまたは小さい場合、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つの確度が低いと判定する請求項２９に記載の超音波診断装置の制御方法。
31. 前記厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値の少なくとも一方が得られた時刻と対応する前記最大値測定期間および最小値測定期間の少なくとも一方との関係に基づいて、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つの確度を判定するステップ（Ｇ２）をさらに包含する請求項２４または２５に記載の超音波診断装置の制御方法。
32. 前記ステップ（Ｇ２）において、前記厚さまたは厚さ変化量の最大値および最小値の少なくとも一方が得られた時刻が対応する測定期間の開始時刻または終了時刻と一致する場合、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つ確度が低いと判定する請求項３１に記載の超音波診断装置の制御方法。
33. 前記確度に基づいて、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくともいずれかひとつを所定の値に設定するステップ（Ｈ）をさらに包含する請求項２９または３０に記載の超音波診断装置の制御方法。
34. 前記ステップ（Ｇ２）は、前記確度を示す情報を生成する請求項２９または３０に記載の超音波診断装置の制御方法。
35. 前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つを表示するステップ（Ｉ１）をさらに包含する請求項３３に記載の超音波診断装置の制御方法。
36. 前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つを表示するステップ（Ｉ２）をさらに包含し、前記確度を示す情報に基づいて、前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つを前記生体の組織における位置に応じた二次元表示を行う請求項３４に記載の超音波診断装置の制御方法。
37. 前記最大厚さ変化量、歪みおよび弾性特性の少なくとも１つと、前記確度を示す情報に基づく確度とをそれぞれ前記生体の組織における位置に応じた二次元表示を行うステップ（Ｉ３）をさらに包含する請求項３４に記載の超音波診断装置の制御方法。

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