超声波测量装置以及血管直径计算方法
【专利摘要】本发明涉及超声波测量装置以及血管直径计算方法。在超声波测量装置（1）中，相加平均期间设定部（140）判定1个心跳期间的血管直径处于稳定的状态的血管直径稳定期间并设为相加平均期间。相加平均部（150）对在通过相加平均期间设定部（140）设定的相加平均期间内所测量的反射波测量数据（820）取算术平均。并且，血管直径计算部（170）使用通过相加平均部（150）的取算术平均所得到的合成数据（830）来计算血管的血管直径。
【专利说明】超声波测量装置以及血管直径计算方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及以测量血管内径为目的的超声波测量装置等。
【背景技术】
[0002]以往，提出了使用超声波来测量血流、血管直径、血压的装置、测量血管的弹性模量的装置。这些装置的特征在于能够进行不给予被检者疼痛、不适的非侵入式的测量。例如，专利文献I公开了利用将超声波向测量对象血管照射的情况下的反射波来测量血管直径的技术。
[0003]专利文献1:日本特开2006 - 51285号公报
[0004]在对测量对象血管的血管直径进行测量的情况下，通过将超声波束相对于测量对象血管的长轴垂直地照射，并检测其反射波来进行测量。血管壁构成为大致具有内膜、中膜以及外膜三个膜。通常，在提到血管直径的情况下，多使用外膜间距离。然而，来自外膜的反射波在其构造上包含来自从外膜到中膜的多个反射位置的反射成分，存在不能获得较高的血管直径精度这样的问题。
[0005]例如，在考虑使用血管直径与血压的相关特性来估计血压的情况下，作为血管直径的测量精度，需要20~30 μ m左右的精度。为了获得该精度，仅外膜间距离并不充分，需要测量血管内径。为了测量血管内径需要求出内腔内膜边界间的距离。然而，来自该内腔内膜边界的反射波与来自外膜的反射波相比相对地较小，有容易被噪声埋没的倾向。因此，高精度地测量血管内径较难。
[0006]专利文献I公开了减少多重反射等噪声的影响，而高精度地求出外膜间距离的方法，但未公开准确地检测内腔·内膜边界，并高精度地求出血管内径的方法。
【发明内容】
[0007]本发明是鉴于上述的课题而完成的，其目的在于提出一种用于准确地测量血管内径的新的方法。
[0008]本发明为了解决上述课题的至少一部分而做出，能够作为以下的方式或者适用例来实现。
[0009]适用例I
[0010]本适用例的超声波测量装置是执行超声波的射出和来自血管的反射波的测量，并使用测量数据来检测血管直径的变动的超声波测量装置，该超声波测量装置具备:合成部，其合成在心跳期间中的、所述血管直径的变动量成为阈值以下的血管直径稳定期间所测量出的多个所述测量数据；以及血管直径计算部，其使用通过所述合成部合成的数据来计算所述血管直径。
[0011]根据本适用例，超声波测量装置执行超声波的射出和来自血管的反射波的测量而得到测量数据。将心跳期间中的、血管直径的变动量成为阈值以下的期间设为血管直径稳定期间。合成部合成在血管直径稳定期间测量的多个测量数据。然后，血管直径计算部使用通过合成部合成的数据来计算血管直径。
[0012]血管直径稳定期间中，血管壁的位置稳定。通过合成部合成血管直径稳定期间的多个测量数据而使得测量数据中的噪声成分减少，相对来说使信号成分明确化。由此，为了计算出血管直径所需的来自内腔内膜边界的反射波的峰值变得清晰，提高峰值检测的准确性。因此，通过使用合成的数据，血管直径计算部能够准确地计算出血管直径。
[0013]适用例2
[0014]上述适用例的超声波测量装置中，所述合成部对在所述血管直径稳定期间所测量出的所述测量数据取算术平均。
[0015]根据本适用例，合成部对在血管直径稳定期间内所测量的测量数据取算术平均。由此，能够有效地使测量数据中的噪声成分减少，其结果能够使来自内腔内膜边界的反射波的峰值变得清晰。
[0016]适用例3[0017]上述适用例的超声波测量装置中，具备判定部，该判定部基于所述测量数据来判定所述血管直径稳定期间，所述判定部从心舒张期来判定所述血管直径稳定期间。
[0018]根据本适用例，判定部基于测量数据，判定血管直径稳定期间。在心跳期间中心舒张期存在血管直径稳定的期间。判定部从心舒张期来判定血管直径稳定期间，从而能够容易地选择出适于测量数据的合成的期间。
[0019]适用例4
[0020]上述适用例的超声波测量装置中，所述血管直径计算部具有从所述合成的数据，检测出所述血管的内腔与内膜的边界的反射波峰值的峰值检测部，并基于该反射波峰值来计算所述血管直径。
[0021]根据本适用例，血管直径计算部具有峰值检测部。峰值检测部从通过合成部合成的数据中检测内腔内膜边界的反射波峰值。而且，基于该反射波峰值来计算血管直径，从而血管直径计算部能够高精度地进行血管直径的计算。
[0022]适用例5
[0023]上述适用例的超声波测量装置中，还具备范围设定部，该范围设定部基于所述测量数据来设定能够存在所述血管直径稳定期间的所述血管的内腔与内膜的边界的深度范围，所述峰值检测部使用所述深度范围来检测所述反射波峰值。
[0024]根据本适用例，范围设定部基于测量数据来设定血管直径稳定期间中的能够存在内腔内膜边界的深度范围。根据血管的收缩以及舒张，内腔内膜边界的位置变动。因此，能够存在内腔内膜边界的深度范围根据血管直径稳定期间处于舒张收缩的周期的哪一个时间点而变化。
[0025]范围设定部基于测量数据来设定能够存在血管的内腔和内膜的边界的深度范围。并且，峰值检测部使用设定的深度范围来检测反射波风中。因此，能够提高峰值检测部检测来自内腔内膜边界的反射波的峰值的精确度。
[0026]适用例6
[0027]上述适用例的超声波测量装置中，还具备血管直径变动计算部，该血管直径变动计算部以通过所述峰值检测部检测出的所述反射波峰值的所述测量数据中的位置为追踪对象，追踪连续的所述测量数据中的所述反射波峰值的位置，而计算所述血管直径的变动。[0028]根据本适用例，血管直径变动计算部以通过峰值检测部检测出的反射波峰值的测量数据中的位置为追踪对象。并且，血管直径变动计算部追踪连续的测量数据中的反射波峰值的位置，所以能够准确计算出血管内径的变动。
[0029]适用例7
[0030]本适用例的血管直径计算方法，其特征在于，是由超声波测量装置执行超声波的射出和来自血管的反射波的测量，并使用测量数据来检测血管直径的变动的血管直径计算方法，包括:合成在心跳期间中的、所述血管直径的变动量成为阈值以下的血管直径稳定期间所测量的多个所述测量数据；以及使用所述合成的数据来计算所述血管直径。
[0031]根据本适用例，超声波测量装置执行超声波的射出和来自血管的反射波的测量，而得到测量数据。将心跳期间中的、血管直径的变动量成为阈值以下的期间设为血管直径稳定期间。合成在血管直径稳定期间测量的多个测量数据。然后，使用通过合成部合成的数据来计算血管直径。
[0032]血管直径稳定期间中，血管壁的位置稳定。通过合成血管直径稳定期间的多个测量数据而使得测量数据中的噪声成分减少，相对来说使信号成分明确化。由此，为了计算出血管直径所需的来自内腔内膜边界的反射波的峰值变得清晰，提高峰值检测的准确性。因此，通过使用合成的数据，能够准确地计算出血管的血管直径。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1 (I)是超声波测 量装置的示意结构图。图1 (2)是内腔内膜边界的说明图。
[0034]图2 (I)是表示测量数据的一个例子的图。图2 (2)是表示合成数据的一个例子的图。
[0035]图3 (I)是表示I个心跳期间中的血管直径变动的一个例子的图。图3 (2)是舒张期末期的部分放大图。
[0036]图4是表示超声波测量装置的功能构成的一个例子的框图。
[0037]图5是表示基准测量数据的数据结构的一个例子的图。
[0038]图6是表示血管内径测量数据的数据结构的一个例子的图。
[0039]图7是表示血管内径测量处理的流程的流程图。
[0040]图8是表示I个心跳期间中的血管直径变动的一个例子的图。
[0041]图9是抽出第2血管内径测量处理的一部分步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0042]以下，参照附图，对本发明的优选的实施方式的一个例子进行说明。然而，实施方式当然并不限定于以下进行说明的实施方式。另外，在各图中的各部件为在附图上能够识别的程度的大小，所以图示中使各部件的缩尺不同。
[0043]实施方式
[0044]1.装置构成
[0045]图1 (I)是本实施方式中的超声波测量装置I的示意结构图。超声波测量装置I构成为具有超声波探头10和主体装置20。被检者使用胶粘带15以超声波探头10位于颈动脉上的方式进行安装，将测量对象血管设为颈动脉，测量颈动脉的血管内径。超声波测量装置I也可以说是测量血管内径的血管内径测量装置。
[0046]超声波探头10从发送部向颈动脉发送数MHz~数十MHz的超声波的脉冲信号或者脉冲串信号。并且，由接收部接收来自颈动脉的反射波，并将该接收信号输出至主体装置20。
[0047]主体装置20是超声波测量装置I的装置主体，经由电缆与超声波探头10有线连接。主体装置20安装有用于被检者在脖子上佩带主体装置20来使用的套脖带23。
[0048]在主体装置20的前表面设有操作按钮24、液晶显示器25、以及扬声器26。另外，虽然省略图示，但在主体装置20内置有用于统一地控制设备的控制基板。在控制基板安装有微处理器、存储器、超声波的收发所涉及的电路、以及电池等。
[0049]操作按钮24用于用户操作输入血管内径的测量开始指示、血管内径的测量所涉及的各量。 [0050]在液晶显示器25显示超声波测量装置I的血管内径的测量结果。作为显示方法，可以以数值显示血管内径的测量值，也可以以图表等显示。
[0051]另外，从扬声器26对血管内径的测量所涉及的各种声音提示等进行声音输出。
[0052]2.原理
[0053]图1 (2)是示意地表示超声波探头10与测量对象血管之间的位置关系的颈部的剖视图，表示着眼于一个超声波振子阵列11的图。另外，血管构成为具有内腔、内膜、中膜、以及外膜，但为了简明化省略中膜的图示。
[0054]超声波探头10构成为呈列状地配置具有收发超声波的多个超声波振子12 (12 —
a、12 — b、...)的超声波振子阵列11。超声波探头10构成为能够切换发送超声波束的超声波振子阵列11，或使发送的超声波束的发送方向变化，或使所谓的焦点位置变化。这些控制本身已知，所以省略详细的说明。
[0055]通过后述的处理部100控制来自构成超声波振子阵列11的超声波振子的超声波的发送，形成超声波束(扫描线)。在该图中，表示超声波束从超声波振子阵列的中央部被送出至测量对象血管(在本实施方式中为颈动脉)的情况。
[0056]超声波束具有在存在声阻抗之差的部分反射的性质。透过了外膜的超声波束从中膜向内膜行进，并在内膜与内腔的边界(以下，称为“内腔内膜边界”。)反射。在本实施方式中，按时间序列连续地获取该反射波的测量数据，并使用获得的测量数据来测量血管内径。
[0057]在内腔内膜边界中，从超声波探头10观察时，存在前壁侧以及后壁侧各自的内腔内膜边界。在本实施方式中，将前壁侧的内腔内膜边界称为“前壁侧内腔内膜边界”，将后壁侧的内腔内膜边界称为“后壁侧内腔内膜边界”。超声波束分别在前壁侧内腔内膜边界以及后壁侧内腔内膜边界反射，其反射波被超声波振子接收(检测)。
[0058]此外，虽在图1 (2)中省略图示，但超声波在中膜与外膜的边界(以下，称为“中外膜边界”。)也较大地反射。在本实施方式中，将前壁侧的中外膜边界称为“前壁侧中外膜边界”，将后壁侧的中外膜边界称为“后壁侧中外膜边界”来进行说明。
[0059]图2 (I)是表示相对于生物体内的深度的、将由超声波探头10所接收的反射波的强度转换为振幅的结果的一个例子的图。图的左侧是超声波的发送侧(探头侧)，横轴表示深度，纵轴表示振幅。该数据是一次的反射波的测量数据。一秒中获得数十~数百左右的测量数据。若将一次的测量定义为一帧，则也能够将各测量数据称为帧数据。[0060]观察该图，可知在超声波的发送侧出现具有较大的峰值的峰值群。该峰值群中的、在深度d5观测到的峰值Pal是相当于前壁侧中外膜边界的峰值(以下，称为“前壁侧中外膜边界峰值”。)。接下来，在比深度d5稍微深的深度dlO，观测到比峰值Pal低的峰值Pbl。该峰值Pbl是相当于前壁侧内腔内膜边界的峰值(以下，称为“前壁侧内腔内膜边界峰值”。)。
[0061]在测量对象血管的内腔部分几乎不发生超声波的反射。因此，在深度dlO~深度d20的范围中，反射波的振幅比较小。在深度d20，观测到稍微高的峰值Pb2。该峰值Pb2是相当于后壁侧内腔内膜边界的峰值(以下，称为“后壁侧内腔内膜边界峰值”。)。而且，在比深度d20深的区域中，再次观测到较大的峰值群。该峰值群中的、在深度d25观测到的峰值Pa2是相当于后壁侧中外膜边界的峰值(以下，称为“后壁侧中外膜边界峰值”。)。
[0062]此外，后壁侧的峰值与前壁侧相比振幅相对较小是因为距离超声波的发送位置的距离越长，超声波信号衰减而强度越弱，其反射波传播到发送位置期间也衰减。
[0063]这样，可知若将超声波束向测量对象血管照射，则按深度较浅的顺序，存在前壁侧中外膜边界峰值Pal、前壁侧内腔内膜边界峰值Pbl、后壁侧内腔内膜边界峰值Pb2以及后壁侧中外膜边界峰值Pa2四个峰值。
[0064]然而，上述的四个峰值中，特别是后壁侧内腔内膜边界峰值Pb2的峰值的位置难以辨别，难以确定出其准确的位置。尽管如此，图2 (I)是比较容易理解的，一般来说后壁侧内腔内膜边界峰值Pb2的振幅是被噪声埋没的大小。因此，若从图2 (I)所示的反射波的测量数据本身检测内腔内膜边界峰值(特别是后壁侧内腔内膜边界峰值)则误检测的可能性较高。于是，在本实施方式中，以以下的顺序对内腔内膜边界峰值进行检测，并使用其结果来计算测量对象血管的血管内径。
[0065]2-1.血管直径变动的检测
[0066]最初，反复执行超声波探头10的超声波的射出和来自血管的反射波的测量，并后述的设置在主体装置20的直径变动检测部130使用其测量数据来检测血管直径的变动。观察图2 (I)的测量数据，中外膜边界峰值明显，容易确定其位置。
[0067]于是，从在某一时刻获得的反射波的测量数据中，分别检测中外膜边界峰值(前壁侧中外膜边界峰值以及后壁侧中外膜边界峰值)。中外膜边界峰值的检测，例如，能够通过对测量数据进行与规定的阈值相比较的处理、求出值的微分并与阈值相比较的处理等来检测。而且，根据来自与检测出的中外膜边界峰值对应的深度的反射波的相位变化来检测血管直径的变动。
[0068]图3 (I)图示了如上述那样检测出的血管直径变动中的、I个心跳期间的血管直径的变动。在图3 (I)中，横轴是时间，纵轴是血管直径。一个个曲线表示血管直径的采样时亥IJ。在各采样时刻，获得图2 (I)所示的反射波的测量数据。
[0069]I个心跳期间的血管直径的变动表示与I个心跳期间的血压的变动大致相同的倾向。血压因伴随主动脉瓣的打开从心脏送出射血波而上升，随之血管直径也增加。时刻tl的血管直径Al是与最小血压(舒张期血压)对应的血管直径(舒张期血管直径)。
[0070]主动脉瓣的打开的同时血液从心脏射出，血管直径从舒张期血管直径Al急剧地上升。而且，在时刻t2观测到射血波(ejection wave)的峰值El。其后，在血管直径稍微降低之后，再次增加，因来自动脉分支部的反射波即潮波的影响，在时刻t3观测到潮波(tidal wave)的峰值 Tl。[0071]其后，血管直径降低，随着主动脉瓣的闭合，在时刻t4观测到切迹NI。切迹NI相当于收缩期末期。其后，血流因主动脉压而涌至主动脉瓣的结果是产生反射振动波即重搏波，由此,血管直径暂时增加,在时刻t5观测到重搏波(dicrotic wave)的峰值D1。其后，血管直径缓慢地降低，并在时刻t6到达下一心跳的舒张期血管直径A2。
[0072]根据一般的定义，从主动脉瓣的打开到主动脉瓣的闭合为止的期间为“收缩期”，从主动脉瓣的闭合到下一次的主动脉瓣的打开为止的期间为“心舒张期”。于是，在图3(1)中，与血管直径的变动对应地图示收缩期与心舒张期。由收缩期与心舒张期构成I个心跳期间。
[0073]2 - 2.测量数据的合成
[0074]接下来，基于如上述那样检测出的血管直径的变动，后述的设置在主体装置20的处理部100判定I个心跳期间的血管直径处于稳定的状态的血管直径稳定期间。在血管直径稳定期间，血管直径几乎没有差，所以几乎没有血管壁距离体表的位置变化。该期间所包含的各采样时刻的反射波的测量数据(如图2 (I)那样的数据)成为相似的数据。于是，合成在血管直径稳定期间内所测量的测量数据。
[0075]在本实施方式中，着眼于心舒张期的末期(以下，称为“舒张期末期”。)。在图3(1)以虚线包围的部分Pl为舒张期末期，在该期间，血管直径的变化微小。于是，后述的处理部100例如，从血管直径成为最小的采样时刻，即、得到舒张期血管直径(最小血管直径)的采样时刻追溯，判定从该舒张期血管直径的血管直径的变动量，例如，在后述的超声波探头10中测量的舒张期血管直径的最大值和在后述的超声波探头10中测量的舒张期血管直径的相加平均或者相乘平均的差量在规定的阈值(例如ΙΟμπι)以下的期间。而且，将判定出的期间作为血管直径稳定期间。而且，后述的设置在主体装置20的相加平均部150合成血管直径稳定期间内的测量数据。具体而言，对在血管直径稳定期间内的各采样时刻的测量数据取算术平均。
[0076]图2 (2)是表示通过对上述的舒张期末期的测量数据取算术平均而得到的合成数据的一个例子的图。若对比图2 (2)的合成数据与图2 (I)的测量数据，则可知在合成数据中，与测量数据相比，内腔内膜`边界峰值变得清晰。
[0077]在图2 (I)的测量数据中，在深度dlO~d20的区域观测到许多与后壁侧内腔内膜边界峰值相同程度的振幅的噪声，但在图2 (2)的合成数据中，这些噪声的振幅变小。这是因为在深度dlO~d20所观测到的噪声是随机噪声，所以通过合成，噪声被平均化，其振幅接近于零。这在帧频越高，取算术平均的测量数据数越多的情况下越显著。由此，与噪声成分相比，内腔内膜边界峰值变得相对清晰，峰值检测变得容易。
[0078]在峰值检测中，对于各前壁侧以及后壁侧，将能够存在内腔内膜边界的深度范围设为搜索范围，后述的设置在主体装置20的峰值检测部160在该搜索范围内进行峰值探索，检测内腔内膜边界峰值。在舒张期末期，血管直径几乎成为最小，但血管的膜厚成为何种程度能够基于生理学的知识、实际测量而预先估计。如图3所说明的那样确定血管直径，所以内腔内膜边界能够存在于从血管直径外形靠向内侧膜厚的长度的位置附近。另外，膜厚也可以不是长度，而是相对于血管直径的比例。
[0079]由此，能够与舒张期末期对应地分别对前壁侧以及后壁侧设定探索内腔内膜边界峰值的搜索范围。而且，在该搜索范围内进行峰值探索，检测出内腔内膜边界峰值。[0080]在图2 (2)中，在图表上示意地图示前壁侧的搜索范围(以下，称为“前壁侧搜索范围”。)和后壁侧的搜索范围(以下，称为“后壁侧搜索范围”。)。在峰值探索中，在这些搜索范围内，例如进行针对反射波的振幅的阈值判定，将超过阈值的振幅中最大的振幅判定为内腔内膜边界峰值。此外，也可以求出振幅的微分值，对该微分值进行阈值判定来检测峰值。
[0081]在图2 (2)中，在深度dlO与深度d20之间的深度dl5，出现与后壁侧内腔内膜边界峰值Pb2相同程度的高度的峰值Pc。这是因在测量对象血管的内腔中的多重反射的影响而引起的。峰值Pc初看也被认为是前壁侧内腔内膜边界峰值。然而，峰值Pc的深度未处于前壁侧搜索范围。因此，能够判断为峰值Pc不是内腔内膜边界峰值。
[0082]2 — 3.血管内径的计算 [0083]若能够如上述那样检测内腔内膜边界峰值，则后述的设置在主体装置20的血管内径计算部170根据与前壁侧内腔内膜边界峰值对应的深度和与后壁侧内腔内膜边界峰值对应的深度之差,来计算血管内径。血管内径的瞬时值能够像这样求出。
[0084]另外，根据用途，后述的设置在主体装置20的血管内径计算部170也能够计算血管内径的变动。例如在考虑了使用血管内径来估计血压的用途的情况下，为了估计血压的变动，需要计算血管内径的变动这样的情况。在这种情况下，例如使用相位差跟踪法连续地计算血管直径即可。
[0085]具体而言，分别对各前壁侧以及后壁侧，将以如上述那样检测的内腔内膜边界峰值为中心的规定的深度范围指定为跟踪范围。而且，通过在该跟踪范围内跟踪反射波的相位，从而连续地计算出血管内径。这相当于以来自内腔内膜边界的反射波峰值的测量数据中的位置为追踪对象，并追踪连续的测量数据中的反射波峰值的位置，来计算血管内径的变动的处理。
[0086]3.功能构成
[0087]图4是表示超声波测量装置I的功能构成的一个例子的框图。超声波测量装置I具有超声波探头10、和主体装置20。
[0088]超声波探头10是根据来自处理部100的控制信号，以分时方式切换超声波的发送模式与接收模式来收发超声波的小型的触头。超声波的反射波的接收信号输出给处理部100。
[0089]主体装置20构成为具有处理部100、操作部200、显示部300、声音输出部400、通信部500、计时部600、以及存储部800。
[0090]处理部100是统一地控制超声波测量装置I的各部的控制装置以及运算装置，构成为具有 CPlXCentral Processing Unit:中央处理器)、DSP(Digital Signal Processor:数字信号处理器)等微处理器、ASIC (Application Specific Integrated Circuit:专用集成电路)等。
[0091]处理部100作为主要的功能部，具有反射波测量部120、直径变动检测部130、相加平均期间设定部140、相加平均部150、峰值检测部160、血管直径计算部170、以及血管直径变动计算部180。然而，这些功能部只是作为一个实施例而记载的，并不需要将这些全部的功能部作为必需的构成要素。另外，当然也可以将这些以外的功能部作为必需的构成要素。
[0092]反射波测量部120基于从超声波探头10输出的反射波的接收信号，例如对计算不同深度的反射波的振幅而得出的反射波测量数据820进行运算。[0093]直径变动检测部130使用由反射波测量部120运算出的每个测量时刻(每帧)的反射波测量数据820，来检测中外膜边界间距离的变动作为直径变动。
[0094]相加平均期间设定部140基于通过直径变动检测部130检测出的直径变动，来设定相加平均部150进行相加平均的期间(以下，称为“相加平均期间”。)。相加平均期间设定部140相当于基于直径变动的检测的结果来判定I个心跳期间的血管直径处于稳定的状态下的血管直径稳定期间的判定部。
[0095]相加平均部150对通过相加平均期间设定部140设定的相加平均期间内的测量时刻的反射波测量数据820进行相加平均处理。相加平均部150相当于合成在血管直径稳定期间内所测量出的测量数据的合成部。
[0096]峰值检测部160从由相加平均部150运算出的合成数据830中，根据上述的原理，检测内腔内膜边界峰值(前壁侧内腔内膜边界峰值以及后壁侧内腔内膜边界峰值)。
[0097]血管直径计算部170根据与通过峰值检测部160检测出的内腔内膜边界峰值相当的深度的差来计算血管内径。
[0098]血管直径变动计算部180以通过血管直径计算部170计算出的血管内径作为基准值，例如使用相位差跟踪法计算血管内径的变动。
[0099]操作部200是构成为具有按钮开关等的输入装置，将被按下的按钮的信号输出给处理部100。通过该操作部200的操作，完成血管内径的测量开始指示等各种指示输入。操作部200相当于图1的操作按钮24。
[0100]显示部300构成 为具有IXD (Liquid Crystal Display:液晶显示器)等,是进行基于从处理部100输入的显示信号的各种显示的显示装置。在显示部300上显示由血管直径计算部170、血管直径变动计算部180计算出的血管内径等信息。显示部300相当于图1的液晶显不器25。
[0101]声音输出部400是进行基于从处理部100输入的声音输出信号的各种声音输出的声音输出装置。例如，输出测量开始、测量结束、错误产生等的通知音。声音输出部400相当于图1的扬声器26。
[0102]通信部500是用于根据处理部100的控制，将装置内部所利用的信息在与外部的信息处理装置之间进行收发的通信装置。作为通信部500的通信方式，能够应用经由按照规定的通信标准的电缆进行有线连接的方式、经由与被称为手机底座(cradle)的充电器兼用的中间装置连接的方式、利用近距离无线通信进行无线连接的方式等各种方式。
[0103]计时部600是构成为具有由石英振子以及振荡电路构成的石英振荡器等，并对时间进行计时的计时装置。计时部600的计时时间随时输出给处理部100。
[0104]存储部800构成为具有ROM (Read Only Memory:只读存储器)、快闪ROM、RAM(Random Access Memory:随机存储器)等存储装置。存储部800存储超声波测量装置I的系统程序、用于实现血管内径测量功能等各种功能的各种程序、数据等。另外，具有暂时地存储各种处理的处理中数据、处理结果等的工作区。
[0105]存储部800作为程序存储有例如由处理部100读出，作为血管内径测量处理(参照图7)执行的血管直径测量程序810。使用流程图对该处理详细地后述。
[0106]另外，存储部800存储有反射波测量数据820、合成数据830、直径变动检测数据840、基准测量数据850、以及血管直径测量数据860，作为数据。[0107]反射波测量数据820是通过反射波测量部120测量出的反射波的测量数据，例如是表示深度与反射波的振幅的关系的测量数据。例如，图2 (I)所示的数据相当于此，一个测量数据相当于一帧的数据(帧数据)。
[0108]合成数据830是相加平均部150对反射波测量数据820取算术平均而得到的数据，例如图2 (2)所示的数据相当于此。
[0109]直径变动检测数据840是直径变动检测部130基于时间序列上连续的测量数据而检测出的直径变动的数据，例如图3所示的数据相当于此。
[0110]基准测量数据850是成为用于进行血管内径测量的基准的数据，如图5表示其数据构成例子。基准测量数据850中对应地存储有相加平均期间850A、峰值深度850B、基准血管直径850C。
[0111]相加平均期间850A是通过相加平均期间设定部140设定的相加平均期间，存储基于与直径变动检测数据840相对应的时刻而设定的相加平均期间。
[0112]峰值深度850B是与内腔内膜边界峰值对应的深度，存储前壁侧与后壁侧各自的峰值深度。
[0113]基准血管直径850C是根据峰值深度850B的差所计算出的血管内径。该血管内径成为血管内径的基准值。
[0114]血管直径测量数据860是存储有血管内径的测量结果的数据，图6表示其数据构成例子。血管直径测量数据860中与测量时刻860A对应地按时间序列存储使用相位差跟踪法连续地测量的血管直径860B。
[0115]4.处理的流程
[0116]图7是表示处理部100根据存储在存储部800中的血管直径测量程序810所执行的血管内径测量处理的流程的流程图。
[0117]处理部100以使超声波探头10开始超声波的收发的方式进行控制(步骤Al)。而且，反射波测量部120基于超声波的反射波的接收信号开始反射波的测量，并使其测量数据作为反射波测量数据820存储于存储部800 (步骤A3)。
[0118]接下来，直径变动检测部130进行直径变动检测处理(步骤A5)。具体而言，从存储在存储部800的反射波测量数据820中的最新的数据中，检测中外膜边界峰值(前壁侧中外膜边界峰值以及后壁侧中外膜边界峰值)。而且，基于来自与检测出的中外膜边界峰值相当的深度的反射波的相位变化进行规定的直径变动解析处理，解析血管直径的变动。而且，使其解析结果作为直径变动检测数据840存储于存储部800。
[0119]其后，相加平均期间设定部140设定相加平均期间(步骤A7)。具体而言，基于通过直径变动检测部130检测出的直径变动，从在I个心跳期间血管直径成为最小的时刻追溯，判定血管直径的变动量成为规定的阈值(例如IOym)以下的期间，并作为相加平均期间。
[0120]接下来，相加平均部150对相加平均期间所包含的各测量时刻的反射波测量数据820取算术平均，并使其结果作为合成数据830存储于存储部800 (步骤A9)。
[0121 ] 接下来，峰值检测部160从合成数据830中，对各前壁侧以及后壁侧，在规定的搜索范围(前壁侧搜索范围以及后壁侧搜索范围)内进行规定的阈值判定来检测内腔内膜边界峰值(步骤All)。血管直径计算部170根据内腔内膜边界峰值的深度的差来计算血管内径的基准值，并使其计算结果存储于存储部800的基准测量数据850 (步骤A13)。[0122]其后，血管直径变动计算部180设定以与在步骤All检测出的内腔内膜边界峰值对应的深度为中心的规定宽度的相位差跟踪范围。而且，通过在该相位差跟踪范围内对反射波的相位进行追踪，从而计算血管内径的变动，并使其计算结果存储于存储部800的血管直径测量数据860 (步骤A15)。
[0123]接下来，血管直径计算部170判定是否为血管内径的输出时刻(步骤A17)，若判定为不是输出时刻(步骤A17:否)，则移至步骤A21。另外，若判定为是输出时刻(步骤A17:是)，则进行使最新的血管内径显示于显示部300的控制(步骤A19)。
[0124]其后，处理部100判定是否结束处理(步骤A21)。例如，判定是否由用户经由操作部200进行了血管内径的测量结束的指示操作。在判定为继续处理的情况下(步骤A21:否)，返回步骤A17。另外，在判定为结束处理的情况下(步骤A21:是)，结束血管内径测量处理。
[0125]5.作用效果
[0126]在超声波测量装置I中，直径变动检测部130反复执行来自超声波探头10的超声波的射出与来自血管的反射波的测量，并使用测量数据来检测血管直径的变动。相加平均期间设定部140基于血管直径的变动的检测结果，判定I个心跳期间的血管直径处于稳定的状态的血管直径稳定期间并设定为相加平均期间。而且，相加平均部150对在相加平均期间内所测量出的测量数据取算术平均。而且，血管直径计算部170使用通过合成部所合成的数据来计算血管的血管内径。
[0127]通过对I个心跳期间的血管直径处于稳定的状态的期间内的测量数据取算术平均，能够使噪声成分衰减，并能够高精度地检测内腔内膜边界峰值。特别是，在本实施方式中，将心舒张期的舒张期末期作为血管直径稳定期间，并合成该舒张期末期的测量数据。I个心跳期间的舒张期末期，血管直径处于稳定的状态，该期间所获得的反射波的测量数据成为彼此相似的数据。因此，通过重叠这些测量数据，能够使内腔内膜边界峰值明显。
·[0128]对适于相加平均的期间进行研究。例如，反复收发7.5MHz频率的超声波信号。若考虑波的干扰，如果在到来自同一部位的反射波偏移I / 4波长(距离换算25.5μπι:音速1530m / s)为止的时间内，则通过反射波的重叠，能够使反射波较强地合并。I / 4波长以距离换算为25.5μπι，所以若是血管直径的变动成为25.5μπι以下的期间，则通过对该期间内的测量数据取算术平均，能够使SN (Signal Noise:信噪)比提高。在本实施方式中，将判定血管直径稳定期间时的血管直径的变动量的阈值设为IOym,这比I / 4波长短。因此，有望充分地提高SN比。
[0129]6.变形例
[0130]能够应用本发明的实施例并不限定于上述的实施例，当然能够在不脱离本发明的主旨的范围内适当地变更。以下，对变形例进行说明。
[0131]6—1.测量对象血管
[0132]在上述的实施方式中，以将颈动脉作为测量对象血管来测量颈动脉的血管内径的情况为例进行了说明，但测量对象血管并不限定于此。其他例如，也可以将桡骨动脉、肱动脉这样的四肢的动脉作为测量对象血管。
[0133]6 — 2.超声波测量装置
[0134]在上述的实施例中，将测量血管内径的超声波测量装置作为在被检者的脖子佩带来使用的类型的测量装置进行了图示、说明，但该构成仅是一个例子。其他，例如可以构成卷绕于被检者的上臂部来使用的主体装置，也可以构成安装于被检者的手腕部来使用的主体装置。另外，超声波探头与主体装置并不需要是独立的，也可以构成将超声波探头与主体装置设于同一壳体内的测量装置。
[0135]另外，上述的实施方式作为以自由行动的被检者一个人测量血管内径为目的的测量装置的实施方式进行了说明，但本发明的应用范围并不限定于此。例如，作为医疗用的超声波测量装置，也能够应用于技师对躺卧状态的被检者使用超声波探头进行超声波检查的超声波检查装置。
[0136]另外，也可以使测量血压的血压测量装置具备上述的实施方式的测量血管内径的超声波测量装置。血管内径与血压能够通过线形或者非线形的已知的相关特性相关联。换句话说，能够根据以血管内径为变量的已知的运算式，从血管内径估计出血压。
[0137]6 — 3.相加平均期间
[0138]在上述的实施方式中，对从I个心跳期间中检测舒张期末期，将该舒张期末期设定为相加平均期间进行了说明，但这仅是一个例子。心舒张期除了舒张期末期以外，还存在血管直径成为稳定的状态的期间。因此，从心舒张期判定血管直径稳定期间即可，作为相加平均的对象的期间也可以不是舒张期末期。
[0139]图8表示与图3 (I)相同的血管直径变动的图。在该图中，例如，在与舒张期中期的以虚线包围的部分P2、部分P3相当的期间，血管直径处于稳定的状态。因此，也可以从血管直径变动中检测这些部分并 设定为相加平均期间。
[0140]在I个心跳期间，血管壁的距离体表的位置变动，所以图2 (2)所说明的内腔内膜边界峰值的搜索范围根据将I个心跳期间内的哪个范围作为相加平均期间而不同。于是，若根据相加平均期间可变地设定搜索范围则有效。在这种情况下，在上述的超声波测量装置I中，作为处理部100的功能部构成搜索范围设定部，该搜索范围设定部设定与通过相加平均期间设定部140设定的相加平均期间对应的搜索范围。搜索范围设定部对应于范围设定部。
[0141]图9是在本变形例中，抽出上述的实施方式的超声波测量装置I的处理部100执行的第2血管内径测量处理的处理流程中的一部分的步骤而记载的流程图。第2血管内径测量处理是与图7的血管内径测量处理大致相同的处理，构成为在血管内径测量处理的步骤A5与A9之间，追加图9所示的三个步骤。
[0142]在图7的步骤A5进行了直径变动检测处理后，相加平均期间设定部140提取血管直径的变动满足规定的稳定条件的期间(步骤BI)。具体而言，例如，从如图3 (I)那样获得的血管直径变动中，提取血管直径的最大值和血管直径的相加平均或者相乘平均的差量成为规定的阈值(例如IOym)以下的期间。
[0143]接下来，相加平均期间设定部140选择在步骤BI中提取出的期间中的、样本数最多的期间，并设定为相加平均期间(步骤B3)。选择样本数最多的期间是因为样本数越多，在合成了测量数据的情况下能够越有效地使噪声衰减。
[0144]其后，搜索范围设定部基于与在步骤B3选择出的期间对应的深度来设定搜索范围(步骤B5)。具体而言，判定在步骤B3选择出的期间中的中央时刻。而且，参照与该中央时刻对应的反射波测量数据820，对前壁侧以及后壁侧的各个判定与中外膜边界峰值对应的深度。若知道与中外膜边界峰值对应的深度，则能够基于构成血管的膜(外膜、中膜以及内膜)的厚度等信息，估计内腔内膜边界峰值存在的大致的深度范围(也就是搜索范围)。
[0145] 6 - 4.测量数据的合成
[0146]不对反射波本身的测量数据取算术平均，而合成通过对反射波进行全波整流所获得的波形的数据、通过进行对数压缩所获得的波形的数据，也能够获得与上述的实施方式相同的效果。
[0147]附图标记说明
[0148]I…超声波测量装置，140…作为判定部的加算平均期间设定部；150…作为合成部的加算平均部；160…峰值检测部；170…血管直径计算部；180…血管直径变动计算部。
【权利要求】
1.一种超声波测量装置，其特征在于，是向血管射出超声波且执行来自所述血管的反射波的测量，并使用测量数据来计算血管直径的超声波测量装置，具备: 合成部，其合成在心跳期间中的、所述血管直径的变动量成为阈值以下的血管直径稳定期间所测量出的多个所述测量数据；以及 血管直径计算部，其使用通过所述合成部合成的数据来计算所述血管直径。
2.根据权利要求1所述的超声波测量装置，其特征在于， 所述合成部对在所述血管直径稳定期间所测量出的所述测量数据取算术平均。
3.根据权利要求1或者2所述的超声波测量装置，其特征在于， 具备判定部，该判定部基于所述测量数据来判定所述血管直径稳定期间， 所述判定部从心舒张期来判定所述血管直径稳定期间。
4.根据权利要求1所述的超声波测量装置，其特征在于， 所述血管直径计算部具有从所述合成的数据，检测出所述血管的内腔与内膜的边界的反射波峰值的峰值检测部，且该血管直径计算部基于该反射波峰值来计算所述血管直径。
5.根据权利要求4所述的超声波测量装置，其特征在于， 还具备范围设定部，该范围设定部基于所述测量数据来设定能够存在所述血管直径稳定期间的所述血管的内腔与内膜的边界的深度范围， 所述峰值检测部使用所述深度范围来检测所述反射波峰值。
6.根据权利要求4所述的超声波测量装置，其特征在于， 还具备血管直径变动计算部，该血管直径变动计算部以通过所述峰值检测部检测出的所述反射波峰值的所述测量数据中的位置为追踪对象，追踪连续的所述测量数据中的所述反射波峰值的位置，而计算所述血管直径的变动。
7.—种血管直径计算方法，其特征在于，是由超声波测量装置执行超声波的射出和来自血管的反射波的测量，并使用测量数据来检测血管直径的变动的血管直径计算方法，包括: 合成在心跳期间中的、所述血管直径的变动量成为阈值以下的血管直径稳定期间所测量的多个所述测量数据；以及 使用所述合成的数据来计算所述血管直径。
【文档编号】A61B8/00GK103565474SQ201310337003
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年8月5日 优先权日:2012年8月6日
【发明者】真野知典 申请人:精工爱普生株式会社