JP4892732B2 - 血管画像化方法、血管画像化システム及び血管画像化プログラム - Google Patents
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Description
本発明は、安静時の生理的血圧変動領域の剛性の計測や、拍動速度が高い状態(負荷試験)での動的変形挙動を計測し比較する際、被験者の負担を大幅に軽減できる血管画像化システムを提供することにある。
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2において、前記制御手段は、前記移動体が間欠駆動された結果の合計移動距離が前記超音波振動子の行ピッチ以上になったとき、前記移動体の間欠駆動を停止することを特徴とする。
以下、本発明を具体化した第1実施形態を図1〜6を参照して説明する。
図1、図2に示すように、本実施形態の血管画像化システム11は、コンピュータ12、ディスプレイ13、キーボード15、超音波診断装置16及び心電計31を備えている。
頸動脈動画像は、被検者の頸動脈の拡張収縮変形を示す情報であり、画像処理された3次元画像又は4次元画像である。すなわち、この頸動脈動画像は拡張収縮変形を連続的に繰り返す頸動脈において、拡張収縮変形における少なくとも1周期の経時変化を示す情報である。図1に示すように、この動画は、周知の超音波診断装置16を用いたパルス反射法によって得られる。
又、血圧情報は、図示しない血圧測定装置によって測定された安静時の最高血圧(すなわち、最大値)及び最低血圧(すなわち、最小値)からなり、キーボード15による入力、又は、前記血圧測定装置からの血圧情報に関する電気信号の入力によりコンピュータ12に入力され、被験者のID情報に関連づけられて記憶装置44に格納される。
次に上記のように構成された血管画像化システム11において、CPU41が実行する血管画像化プログラムの処理を図4のフローチャートを参照して説明する。
S10では、CPU41は心電計31からの心拍情報に基づいて拍動数回分、すなわち、心拍数回分の間、超音波診断装置16からB/Mモードでの画像、移動検出装置30からの位置情報を入力し、それらの情報を記憶装置44へ格納する。なお、この心拍数回分は、任意に設定できるものとし、キーボード15の入力により予め適宜設定すればよい。この結果、超音波プローブ21により得られた、任意の位置の断層像を用いて拍動(心拍)に伴う心拍数回分(すなわち、複数の心拍周期分)の血管径変化が、記憶装置44に記録される。従って、記憶装置44には、心拍数回分の心拍周期も併せて記録されることになる。心拍数回分の心拍周期は、複数の所定周期の時間情報に相当する。
なお、超音波プローブ21は複数あるため、移動検出装置30が取付けられた超音波プローブ21を基準として、隣接する他の超音波プローブ21が取得した横断面画像には、基準となる超音波プローブ21からそれぞれの離間距離分が加算された位置情報が、関連付けられて記憶装置44に格納される。
S20では、CPU41は心電計31からの心拍情報に基づいて心拍周期と同期して、制御信号を駆動装置18に出力し、駆動装置18を駆動して、キャリッジ20を計測ピッチ距離P移動する。この結果、各超音波プローブ21は、心拍周期と同期してレール19上を行方向に計測ピッチ距離P分移動する。なお、この計測ピッチ距離Pは、ピッチS(本実施形態では、例えば3〜10mm程度)よりも短い微小距離(例えば、0.5mm)とされている。なお、微少距離は前記0.5mmに限定されるものではない。
次に、CPU41は、合計移動距離nPの算出を行う。この合計移動距離nPの算出は、S20において、過去に算出した合計移動距離nPに計測ピッチ距離P分を加算することである。なお、合計移動距離nPの初期値は0としている。nは超音波プローブ21の移動回数である。
次に、CPU41は、S30で合計移動距離nPが、ピッチS(行ピッチ)以上であるか否かを判定する。ここで、合計移動距離nPが、ピッチS(行ピッチ)未満である場合には、CPU41はS40の判定を「NO」として,S10に戻る。すなわち、S10にリターンすることにより、続けてS10の処理を繰り返すことになる。
この結果、「YES」と判定された際には、最初に超音波プローブ21が位置したときの頸動脈血管の測定部位から、ピッチS間に位置する頸動脈血管の全領域に亘って4次元情報が記憶装置44に格納されていることになる。
CPU41は、記憶装置44に格納された頸動脈血管の2次元画像と位置情報に基づき3次元画像化処理、又は頸動脈血管の2次元画像と位置情報、及び時間情報に基づいて4次元画像化処理する。3次元画像化処理の場合、図5に示すように、超音波プローブ21により取得器された2次元画像(拡張時、及び収縮時の画像を含む)をサーフェスレンダリングや、或いはボリュームレンダリングを行って3次元画像処理を行い、頸動脈動画像を取得する。又、CPU41は、予め4次元化が設定されているのであれば、頸動脈血管の2次元画像を位置情報及び所定時間の時間情報に基づいてサーフェスレンダリングや、或いはボリュームレンダリングを行うとともに時間情報を加えて4次元画像化処理し、頸動脈動画像を取得する。
(弾性率Eth算出)
又、CPU41は頸動脈動画像に基づいて、頸動脈の寸法解析を各画像を取得した部位毎に行う。
頸動脈の寸法解析について説明する。
1. 頸動脈が横断面円形の場合
まず、頸動脈が横断面円形の場合について説明する。
又、CPU41は、頸動脈23が断面非円形か否かを判定し、頸動脈23が横断面非円形の場合、例えば、横断面が楕円形のような場合は、CPU41は下記のようにして頸動脈23の半径(外半径、内半径)を算出する。なお、この場合、CPU41は、動脈横断面画像51の重心から頸動脈23の外形に含まれる複数の任意の点までの距離が互いに等しい場合は円形と判定する。なお、円形、非円形の判定はパターンマッチングにより行われてもよい。
(弾性率Ethの算出)
弾性率Ethは、頸動脈の機械的性質、すなわち、剛性を示すパラメータであり、頸動脈径の経時変化及び被検者の血圧変動値から求められる。具体的には、CPU41は下記式(1)を使用して、頸動脈23の各部位の弾性率Ethを算出する。なお、血圧変動値は血圧情報から算出され、被検者の最高血圧(すなわち、最大値)と最低血圧(すなわち、最小値)との差を示す。
(S60)
S60では、S50において、画像処理化した3次元画像や、或いは4次元画像、及び弾性率Ethをディスプレイ13上に表示する。
なお、図9では内径変位−時間曲線のグラフ73,74は、弾性率Ethが最小の部位のものを示すようにしたが、図6に示すように基準位置から並ぶように各測定部位の位置情報77も示して、それぞれの部位の内径変位−時間曲線のグラフを表示するようにしてもよい。
このようにして、動脈硬化解析シート71により、被験者の頸動脈の動脈硬化解析結果が提示される。
(1) 本実施形態の血管画像化システム11は、超音波診断装置16と、列方向と行方向にそれぞれ複数の超音波振動子24が配置された複数の超音波プローブ21を一体にして行方向に移動するキャリッジ20(移動体)とを備えるようにした。又、血管画像化システム11は、複数の所定周期毎にキャリッジ20を行方向に沿って超音波振動子24のピッチS(行ピッチ)よりも短い距離で間欠移動制御を繰り返すようにしたコンピュータ12(制御手段)を備える。又、コンピュータ12は、記憶装置44を備えることにより位置情報入力手段としてキャリッジ20の停止位置の位置情報が入力されるようにした。そして、コンピュータ12は、複数の所定周期内における超音波振動子24により得られた原画像情報が超音波診断装置16にて2次元化された2次元画像及び停止位置の位置情報を互いに関連づけて記憶する記憶手段として機能するようにした。さらに、コンピュータ12は、2次元画像と前記位置情報に基づいて3次元画像化処理し、又は、前記2次元画像と前記位置情報と前記複数の所定周期の時間情報に基づいて4次元画像化処理する画像処理手段として機能するようにした。そして、コンピュータ12は、前記画像処理された画像情報に基づいて頸動脈(動脈血管)における測定部位、すなわち、前記停止位置毎の最大径、最小径、及び前記最大径と最小径の差異の画像を生成する画像生成手段として機能するようにした。
(3) 本実施形態では、コンピュータ12は、制御手段としてキャリッジ20が間欠駆動された結果の合計移動距離nPが超音波振動子24のピッチS(行ピッチ)以上になったとき、キャリッジ20の間欠駆動を停止するようにした。
次に第2実施形態を図11を参照して説明する。なお、第1実施形態と同一構成ついては同一符号を付して、異なる構成を中心に説明する。
第2実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
○ 第2実施形態の超音波プローブ21の構成を図12に示すように変更してもよい。すなわち、超音波プローブ21の形状は第2実施形態と同様に構成し、内面には同図に示すように超音波振動子24がピッチAで列状に並んで配列されてリニア配列型で構成された群が複数互いにピッチS(行ピッチ)で配置されている。すなわち、列方向と行方向にそれぞれ複数の超音波振動子24が配置されている。ここで、列方向は、頸動脈23が延びる方向であり、行方向は、超音波プローブ21の内面が湾曲する方向である。
○ 前記実施形態では、所定時間として、心拍周期を採用したが、所定時間としては心拍周期に限定するものではなく心拍周期以上の周期であってもよい。
○ 前記実施形態では、グラフは棒グラフとしたが、折れ線グラフとしてもよい。
12…コンピュータ(制御手段、位置情報入力手段、心拍情報入力手段、記憶手段、画像処理手段、画像生成手段、算出手段)、
16…超音波診断装置、20…キャリッジ(移動体)、
30…移動検出装置、31…心電計、41…CPU。
Claims (10)
- 超音波診断装置と、
断層エコー像を作成する列方向アレー超音波振動子が2次元的に、すなわち列方向と行方向にそれぞれ配置され、同超音波振動子群を一体にして行方向に移動する移動体と、
複数の所定周期毎に前記移動体を前記行方向に沿って超音波振動子の行ピッチよりも短い距離で間欠移動制御を繰り返す制御手段と、
前記移動体の停止位置の位置情報が入力される位置情報入力手段と、
前記複数の所定周期内における前記超音波振動子により得られた原画像情報が前記超音波診断装置にて2次元化された2次元画像及び前記停止位置の位置情報を互いに関連づけて記憶する記憶手段と、
前記2次元画像と前記位置情報に基づいて3次元画像化処理し、又は、前記2次元画像と前記位置情報と前記複数の所定周期の時間情報に基づいて3次元画像の時間変化、すなわち、4次元画像化処理する画像処理手段と、
前記画像処理手段にて画像処理された画像情報に基づいて動脈血管における測定部位、すなわち、前記停止位置毎の最大径、最小径、及び前記最大径と最小径の差異の画像のうち、少なくとも1つの画像を生成する画像生成手段とを備えることを特徴とする血管画像化システム。 - 心拍情報が入力される心拍情報入力手段を備え、
前記制御手段は、前記心拍情報に基づく心拍周期を前記所定周期とすることを特徴とする請求項1に記載の血管画像化システム。 - 前記制御手段は、前記移動体が間欠駆動された結果の合計移動距離が前記超音波振動子の行ピッチ以上になったとき、前記移動体の間欠駆動を停止することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の血管画像化システム。
- 動脈血管における測定部位、すなわち、前記停止位置毎の最大径と最小径の差異と、予め入力された安静時血圧に基づいて、前記測定部位の弾性率を算出する算出手段を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちいずれか1項に記載の血管画像化システム。
- 前記移動体は、列方向と行方向にそれぞれ複数の超音波振動子が配置された超音波プローブを備え、
該超音波プローブは、頸部表面形状に対応して凹設された面に対して前記複数の超音波振動子が列方向と行方向にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちいずれか1項に記載の血管画像化システム。 - コンピュータを、
断層エコー像を作成する列方向アレー超音波振動子が2次元的に、すなわち列方向と行方向に配置され、同超音波振動子群を一体にして行方向に移動する移動体の移動制御を行う制御手段であって、複数の所定周期毎に前記移動体を前記行方向に沿って超音波振動子の行ピッチよりも短い距離で間欠移動制御を繰り返す制御手段と、
前記移動体の停止位置の位置情報が入力される位置情報入力手段と、
前記複数の所定周期内における前記超音波振動子により得られた原画像情報が超音波診断装置にて2次元化された2次元画像及び前記停止位置の位置情報を互いに関連づけて記憶する記憶手段と、
前記2次元画像と前記位置情報に基づいて3次元画像化処理し、又は、前記2次元画像と前記位置情報と前記複数の所定周期の時間情報に基づいて3次元画像の時間変化、すなわち、4次元画像化処理する画像処理手段と、
前記画像処理手段にて画像処理された画像情報に基づいて動脈血管における測定部位、すなわち、前記停止位置毎の最大径、最小径、及び前記最大径と最小径の差異の画像のうち、少なくとも1つの画像を生成する画像生成手段として機能させることを特徴とする血管画像化プログラム。 - コンピュータを、
心拍情報が入力される心拍情報入力手段として機能させ、
前記心拍情報に基づく心拍周期を前記所定周期とすることを特徴とする請求項6に記載の血管画像化プログラム。 - 前記制御手段は、前記移動体が間欠駆動された結果の合計移動距離が前記超音波振動子の行ピッチ以上になったとき、前記移動体の間欠駆動を停止することを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の血管画像化プログラム。
- コンピュータを、
動脈血管における測定部位、すなわち、前記停止位置毎の最大径と最小径と、予め入力された安静時血圧に基づいて、前記測定部位の弾性率を算出する算出手段として機能させることを特徴とする請求項6乃至請求項8のうちいずれか1項に記載の血管画像化プログラム。 - 断層エコー像を作成する列方向アレー超音波振動子が2次元的に、すなわち列方向と行方向にそれぞれ配置され、同超音波振動子群を一体にして行方向に移動する移動体を、複数の所定周期毎に前記行方向に沿って超音波振動子の行ピッチよりも短い距離で間欠移動制御を繰り返し、
前記移動体の停止位置の位置情報を入力し、
前記複数の所定周期内における前記超音波振動子により得られた原画像情報が超音波診断装置にて2次元化された2次元画像及び前記停止位置の位置情報を互いに関連づけて記憶し、
前記2次元画像と前記位置情報に基づいて3次元画像化処理し、又は、前記2次元画像と前記位置情報と前記複数の所定周期の時間情報に基づいて3次元画像の時間変化、すなわち、4次元画像化処理し、
前記画像処理された画像情報に基づいて動脈血管における測定部位、すなわち、前記停止位置毎の最大径、最小径、及び前記最大径と最小径の差異の画像のうち、少なくとも1つの画像を生成することを特徴とする血管画像化方法。
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