JP2003180690A - エコーを用いた血管径測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】血管径を手軽に再現性良く測定する。 【構成】エコーを用いた上腕動脈またはとう骨動脈の血
管径測定においてエコープローブを上腕部に固定するこ
とを特徴とする血管径測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は血管の内皮細胞が機
能不全を生ずる事によって起こる血管拡張反応の低下
を、動脈硬化の初期診断として血管のしなやかさを非侵
襲的に測定する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来血管のしなやかさを非侵襲的に測定
する場合血管の力学的物理量に着目して、血管壁の硬さ
を診断する技術が多かった。良く知られている脈波が動
脈管を伝搬する速度、脈波速度ＰＷＶ（ｐｕｌｓｅ ｗ
ａｖｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）は２点間の動脈管ＬをｄＴ
時間で伝わるＰＷＶ＝Ｌ／ｄＴを求めて脈管壁が硬いと
弾性率により脈波伝搬が早くなる事を利用した技術であ
る。高齢者ほど速度は大きくなるとされている。これら
の原理を利用した非侵襲的動脈硬化診断装置はマクター
社からＢＩＭＳ−Ｖモデルとして販売されている。発明
例では特許第３１８４３４９号、特開平０６−２６１８
９８等を挙げることができる。また脈波の血圧変動によ
り血管の容積が非線形的に変わる変化量を経験則から求
めたｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒ β＝Ｄ
ｄ／ΔＤ・１ｎ（Ｐｓ／Ｐｄ）（ここでＤｄ＝血管最小
径、ΔＤ＝脈動に伴う血管径の変化量、Ｐｓ＝収縮期血
圧、Ｐｄ＝拡張期血圧）も広く使われてきた。（動脈硬
化の診断のガイドライン、非侵襲的動脈硬化診断研究会
編、共立出版Ｐ９３−１０１）高齢者ほどβが大きいと
されている。応用例としては Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ
ａｌ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅ Ｐａｒｔｎｅｒ
ｓ，Ｉｎｃ社のＣＡＲＤＩＯ ＶＩＳＩＯＮ等が上げら
れる。上述の技術では通常の拍動状態をそのまま観測す
るため血管の動脈硬化は物理的にかなり進んでしまって
からでないと観測できない場合が多い。物理的変化が生
体に生じるには数ヶ月かかることがある。物理的変化の
測定方法ではこのように、生理的状態の変化の影響を受
けにくい診断方法であるため、有意な変化として認識す
るには数ヶ月程度の時間経過を必要としていた。しかし
近年動脈硬化の初期段階では血管の内皮機能不全が動脈
硬化に関与することが発見された。内皮細胞から放出さ
れる生理活性物質である一酸化窒素（ＮＯ）が平滑筋を
拡張させ血小板凝集抑制、血液単球の内皮へ付着抑制な
ど動脈硬化を抑制するために重要な指標であることが解
ってきた。この一酸化窒素放出機能が不全になることと
動脈硬化が生じることとの間に相関があることがわかっ
た。１９９８年この現象の発見に対しノーベル医学生理
学賞が授与されている。この内皮機能不全を測定するた
めには血管の拡張度が解れば良いわけでそのため以下の
非侵襲的方法によって血管を強制的に弛緩させる方法が
考えられている。最初に１５分開安静にさせた後上腕動
脈の長軸に沿って７．５ＭＨｚ−１５ＭＨｚのリニアプ
ローブをあて心拍のＲ波に同期させたエコー画像を数拍
分取得する。それらの画像から安静時の上腕動脈径を計
測する。次に前腕部にカフを巻き約５分間２５０ｍＨｇ
以上で動脈を阻血させる。５分後急速に解放し充血反応
過程で１分間待ち１分後安静時と同様の血管径をエコー
を使って計測する。この安静時の血管径にたいする充血
反応後の血管径の比から径の変化量を％で表し％ＦＭＤ
として利用する。この方法はＦｌｏｗ−Ｍｅｄｉａｔｅ
ｄ Ｄｉｌａｔａｔｉｏｎ法として簡易に内皮細胞の機
能不全を非侵襲的に観測する方法として定着してきた。
すなわち阻血により生体に生じた代謝異常を補償するた
めの充血反応が血管拡張を最大にするであろう事を利用
した方法である（Ｆｌｏｗ−ｍｅｄｉａｔｅｄ ｄｉｌ
ａｔａｔｉｏｎ：ＯｌｌｉＴ．Ｒａｉｔａｋａｒｉ＆Ｄ
ａｖｉｄＳ．Ｃｅｌｅｒｍａｊｅｒ，Ｊ Ｃｌｉｎ Ｐ
ｈａｍａｃｏｌ ２０００，５０，３９７−４０４）。
高齢者や物理的な動脈硬化が観られないような一見健康
な人でも、内皮機能不全という観点からみれば動脈硬化
進展のより初期段階に入っている可能性があり得る。例
えば高脂肪な食生活をこのまま続けると動脈硬化に進展
するであろうことをより初期のうちから警告できるわけ
である。またビタミンＥや薬効など数時間の単位で内皮
機能不全の判定が出来るとされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしこれらの測定を
実施しようとすると上腕動脈長軸側に沿って皮膚表面か
らエコーを垂直に当てなくてはならず、安静１５分経過
後の測定と阻血５分後の測定ではエコーを当てる部位が
ずれる可能性があった。また従来の方法では阻血のため
カフをマニュアルで吸気するため測定者の補助を必要と
した。さらに保存された上腕動脈長軸側エコー画像から
血管径をノギスなどを使い算出するには時間がかかり測
定者間の誤差が大きくなる場合があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の血管径測定装置
は、第１にエコーを用いた上腕動脈またはとう骨動脈の
血管径測定においてエコープローブを上腕部に固定する
ことを特徴とし、第２に、第１の特徴に加えて前記エコ
ープローブの固定をマジックバンドで行うことを、第３
に、第１または第２の特徴に加えて、安静期と充血反応
過期の少なくとも２種類の状態で血管径測定を行うこと
を、第４に、第３の特徴に加えて、前記安静期以後充血
反応過程期以前に阻血用カフでの阻血を行う機能を備え
ていることを、第５に、エコーを用いた上腕動脈または
とう骨動脈の血管径測定において阻血用カフでの阻血を
自動で行う機能を備えていることを、第６に第４または
５の特徴に加えて、前記祖血用カフの吸気および排気を
ポンプで行うことを、第７に、第４から６のいずれかの
特徴に加えて、安静期、阻血期、充血反応過程期の各期
であることを表示またはアラーム音で知らせる機能を備
えることを、第８に、エコーを用いた上腕動脈またはと
う骨動脈の血管径測定において、阻血用カフの自動吸
気、排気を行うための演算機能を備えた自動阻血装置を
具備し、その自動祖血装置がポンプに加えて圧力センサ
ー、タイマー、測定期を知らせるアラーム機構を備えて
いることを、第９に、第８の特徴に加えて、前記自動阻
血装置が汎用エコー装置との間で電気信号を交信するこ
とがないことを、第１０に、エコーを用いた上腕動脈ま
たはとう骨動脈の血管径測定において汎用エコー装置が
取得したエコー画像をパソコンに転送することを、第１
１に、第１０の特徴に加えて、パソコンに取り込まれた
動脈縦断像のエコー画像をモニター上の第１の表示画面
に表示させ、前記第１の表示画面に長方形のカッティン
グテンプレートがエコー画像に重複して表示すること
を、第１２に、第１１の特徴に加えて、長方形のカッテ
ィングテンプレートが自由に回転でき、さらに長方形の
長辺、短辺の長さが自由に変えられる事を、第１３に、
第１１または第１２の特徴に加えて、カッティングテン
プレートには長方形を上下に分ける中心ラインが付いて
いることを、第１４に、第１３の特徴に加えて、前記中
心ラインと血管の中心部が重なることを、第１５に、第
１３または第１４の特徴に加えて、前記カッティングテ
ンプレート画面内で前記中心ラインの輝度を最も高くし
てあることを、第１６に、第１３から第１５のいずれか
の特徴に加えて、前記カッティングテンプレートの前記
中心ラインと直交する方向に対して前記中心ラインとＹ
軸原点との範囲で輝度分布を比較して前記中心ラインを
除いた位置での最大輝度値点を見つけてＮＰと定義する
第一の行程と前記第一の行程で定義したＮＰの位置と前
記中心ラインとを両端とする範囲においてＹ軸上Ｍ１＞
０だけ距離が離れたＹ，Ｙ＋Ｍ１の２点を定義しこの２
点でＹ軸に平行な軸上輝度値を比較し輝度値の差がＩ
（Ｙ）−Ｉ（Ｙ＋Ｍ１）＜Ｂ１かＩ（Ｙ）＜Ｉ（Ｙ＋Ｍ
１）になる位置をＮＰに近い位置から順に検出する第二
の行程とを含むことを、第１７に、第１３から第１６の
いずれかの特徴に加えて、前記カッティングテンプレー
トの前記中心ラインと直交する方向に対して前記中心ラ
インからＹ軸原点と反対方向のカッティングプレート端
部の範囲で輝度分布を比較して前記中心ラインを除いた
位置での最大輝度値点を見つけてＦＰと定義する第一の
行程と前記第一の行程で定義したＦＰの位置と前記中心
ラインとを両端とする範囲においてＹ軸上Ｍ２＞０だけ
距離が離れたＹ，Ｙ−Ｍ２の２点を定義しこの２点でＹ
軸に平行な軸上輝度値を比較し輝度値の差がＩ（Ｙ）−
Ｉ（Ｙ−Ｍ２）＜Ｂ２かＩ（Ｙ）＜Ｉ（Ｙ−Ｍ２）にな
る位置をＦＰに近い位置から順に検出する第二の行程と
を含むことを、第１８に、第１６から１７の特徴に加え
て、前記カッティングプレートの表示画面のＮａｄｖ＿
ｅｄｇｅ点群とｍ−ｌｉｎｅ点群のそれぞれに対してＸ
軸に沿ってＳ個のピクセル毎に３次多項式で回帰させ推
定式を求めることを、第１９に、第１８の特徴に加え
て、前記Ｓの値が３０であることを、第２０に、第１８
または第１９の特徴に加えてＳ個で小分けに推定式群が
互いにＴ個重複していることを、第２１に、第２０の特
徴に加えて、前記Ｔ個が１５個であることを、第２２
に、第１８から第２１のいずれかの特徴に加えて、安静
期に測定したＥ０エコー画像と血管拡張期に測定したＥ
１各エコー画像から各画像における平均血管径Ｒ１ａｖ
およびＲ２ａｖを用いて ％ＦＭＤ＝（Ｒ２ａｖ−Ｒ１ａｖ）・１００／Ｒ１ａｖ
［％］ によって算出することを、第２３において、年齢と％Ｆ
ＭＤの相関を疫学調査から加齢式を推定し、推定式の標
準誤差σで％ＦＭＤを分類することでσの大きさにより
血管のしなやかさを判定することを特徴とする。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の血管径測定装置におい
て、エコーを用いた上腕動脈またはとう骨動脈の血管径
測定においてエコープローブを上腕部に固定する第１の
特徴を備えている場合には、血管径測定の期間中エコー
プローブを上腕部に固定保持し続けることができる。第
１の特徴に加えて前記エコープローブの固定をマジック
バンドで行う第２の特徴を備える場合には、前記固定を
マジックバンドという着脱操作が簡便でかつ繰り返し操
作できる方法を用いることで固定作業を低コストでかつ
楽に行える。第１または第２の特徴に加えて、安静期と
充血反応過期の少なくとも２種類の状態で血管径測定を
行う第３の特徴を備える場合には、安静状態の血管径と
血管を阻血、充血させる過程で充血時に血管が拡大する
その時期の血管径との両方を取得する。上腕部にエコー
プローブを固定していることで安静状態と充血反応状態
の血管径の取得部位や姿勢の再現性を向上させられて２
つの状態の比較の信頼性が向上する。第３の特徴に加え
て、前記安静期以後充血反応過程期以前に阻血用カフで
の阻血を行う機能を備えている第４の特徴を備える場合
には、前記カフによって安静状態と充血反応状態の２つ
の状態の血管径測定を行える。エコーを用いた上腕動脈
またはとう骨動脈の血管径測定において阻血用カフでの
阻血を自動で行う機能を備えている第５の特徴を備える
場合には、前記２つの状態を自動で作り出せる。第４ま
たは５の特徴に加えて、前記祖血用カフの吸気および排
気をポンプで行う第６の特徴を備える場合には、カフを
ポンプで作動させることで上腕部の姿勢を崩さずにカフ
の吸気と排気を行うことができる。第７に、第４から６
のいずれかの特徴に加えて、安静期、阻血期、充血反応
過程期の各期であることを表示またはアラーム音で知ら
せる機能を備える場合には、血管径測定に必要な操作を
表示やアラーム音で知らせてもらうことで正確な測定を
行える。第８に、エコーを用いた上腕動脈またはとう骨
動脈の血管径測定において、阻血用カフの自動吸気、排
気を行うための演算機能を備えた自動阻血装置を具備
し、その自動祖血装置がポンプに加えて圧力センサー、
タイマー、測定期を知らせるアラーム機構を備えている
場合には、カフの駆動機能を備えている前記自動阻血装
置自身に各種センサーとアラーム機能を集中させること
で装置全体がコンパクトになる。第９に、第８の特徴に
加えて、前記自動阻血装置が汎用エコー装置との間で電
気信号を交信することがない特徴を備える場合には、汎
用エコー装置に特別な交信機能を要求しないことで一般
的にどのようなエコー装置でも利用できる。第１０に、
エコーを用いた上腕動脈またはとう骨動脈の血管径測定
において汎用エコー装置が取得したエコー画像をパソコ
ンに転送する特徴を備える場合には、汎用エコー装置の
画像データをパソコンに移送する。移送の手段として通
信ケーブルや無線通信といった通信システムを使う場合
がある。通信システムとしてはローカルエリアのネット
ワークシステムやインターネットや電話回線といった広
範囲の地域のネットワークシステムを利用する場合があ
る。移送の別の手段としてフロッピー（登録商標）ディ
スクやメモリーカードやＭＯなどの固体媒体を使用する
場合もある。第１１に、第１０の特徴に加えて、パソコ
ンに取り込まれた動脈縦断像のエコー画像をモニター上
の第１の表示画面に表示させ、前記第１の表示画面に長
方形のカッティングテンプレートがエコー画像に重複し
て表示する特徴を備える場合には、前記エコー画像に重
ねて長方形の輪郭を白または黒または他の色で表示す
る。この長方形で囲まれたエコー画像が切り出される画
像となる。第１２に、第１１の特徴に加えて、長方形の
カッティングテンプレートが自由に回転でき、さらに長
方形の長辺、短辺の長さが自由に変えられる場合には、
エコー画像の特徴に合わせてカッティングプレートの姿
勢（角度）や大きさを変化させる。切り出された画像は
画面の水平方向に平行に血管が位置すること、血管の外
壁が画面の上下方向に欠けることなくかつなるべく端に
映っていること、血管の壁面のコントラストが鮮明にか
つ特異形状部分がなるべく少なくなるように映っている
ことが前記カッティングプレートの姿勢と形状を決める
際の指針である。複数枚の画像を切り出す場合には同じ
部位を切り出すことも指針の１つとなる。第１３に、第
１１または第１２の特徴に加えて、カッティングテンプ
レートには長方形を上下に分ける中心ラインが付いてい
る特徴を備える場合には白または黒または他の色によっ
て中心ラインが前記エコー画面に重複して映し出され
る。この中心ラインが血管像のほぼ中心軸に一致するよ
うにする。コントラストで解析を行う際にこの中心ライ
ンのコントラストを利用する場合には前記中心ラインは
白または白に近い灰色にしておくことがある。第１４
に、第１３の特徴に加えて、前記中心ラインと血管の中
心部が重なる特徴を備える場合にはエコー画像において
目視で血管の中心を定めてそこに中心ラインを置く。カ
ッティングプレートの輪郭はこの中心ライン設置後に定
める場合もあるし、先にカッティングプレートの輪郭を
定めてから中心ラインを設置する場合もある。前記中心
ラインは直線の場合もあるが３次多項式などの関数で表
される曲線の場合もある。第１５に、第１３または第１
４の特徴に加えて、前記カッティングテンプレート画面
内で前記中心ラインの輝度を最も高くしてある場合には
前記中心ラインを白にしている場合である。第１６に、
第１３から第１５のいずれかの特徴に加えて、前記カッ
ティングテンプレートの前記中心ラインと直交する方向
に対して前記中心ラインとＹ軸原点との範囲で輝度分布
を比較して前記中心ラインを除いた位置での最大輝度値
点を見つけてＮＰと定義する第一の行程と前記第一の行
程で定義したＮＰの位置と前記中心ラインとを両端とす
る範囲においてＹ軸上Ｍ１＞０だけ距離が離れたＹ，Ｙ
＋Ｍ１）の２点を定義しこの２点でＹ軸に平行な軸上輝
度値を比較し輝度値の差がＩ（Ｙ）−Ｉ（Ｙ＋Ｍ１）＜
Ｂ１かＩ（Ｙ）＜Ｉ（Ｙ＋Ｍ１）になる位置をＮＰに近
い位置から順に検出する第二の行程とを含む特徴を備え
る場合には、最大輝度という発見が容易な位置を基準に
してその基準位置から精密な血管端（血管壁面位置）を
求めることでエコー画像の解析が容易でかつ精密なもの
になる。第１７に、第１３から第１６のいずれかの特徴
に加えて、前記カッティングテンプレートの前記中心ラ
インと直交する方向に対して前記中心ラインからＹ軸原
点と反対方向のカッティングプレート端部の範囲で輝度
分布を比較して前記中心ラインを除いた位置での最大輝
度値点を見つけてＦＰと定義する第一の行程と前記第一
の行程で定義したＦＰの位置と前記中心ラインとを両端
とする範囲においてＹ軸上Ｍ２＞０だけ距離が離れた
Ｙ，Ｙ−Ｍ２の２点を定義しこの２点でＹ軸に平行な軸
上輝度値を比較し輝度値の差がＩ（Ｙ）−Ｉ（Ｙ−Ｍ
２）＜Ｂ２かＩ（Ｙ）＜Ｉ（Ｙ−Ｍ２）になる位置をＦ
Ｐに近い位置から順に検出する第二の行程とを含む場合
は上記同様に最大輝度という発見が容易な位置を基準に
してその基準位置から精密な血管端（血管壁面位置）を
求めることでエコー画像の解析が容易でかつ精密なもの
になる。第１８に、第１６から１７の特徴に加えて、前
記カッティングプレートの表示画面のＮａｄｖ＿ｅｄｇ
ｅ点群とｍ−ｌｉｎｅ点群のそれぞれに対してＸ軸に沿
ってＳ個のピクセル毎に３次多項式で回帰させ推定式を
求める特徴を備える場合にはエコー画像を細かく部分に
分けてその部分毎に推定式を求める。コントラスト分布
が不連続に見えるようなノイズの多い画像の解析にはこ
のように部分毎に解析することで解析の信頼性を向上で
きる。第１９に、第１８の特徴に加えて、前記Ｓの値が
３０である特徴を備える場合には、実際に汎用エコー装
置で取得した画像を部分毎に推定式を対応させる実験を
繰り返した結果、Ｓの値、すなわち１つの部分に含まれ
るサンプリングポイントの数、が３０個である場合に最
も信頼性良い結果を容易に迅速に得ることが出来た。第
２０に、第１８または第１９の特徴に加えてＳ個で小分
けに推定式群が互いにＴ個重複している特徴を備える場
合には推定式を当てはめる対象となる領域周辺の領域の
コントラスト情報をＴ個取り入れることで周辺領域との
つなぎの整合性を高めることができる。さらに、対象と
なっている領域に特異形状などのノイズが多分に含まれ
る場合には推定式の信頼性を高める効果がある。Ｔ個の
選び方としては対象となっている左右の領域からＳ／２
個づつ選ぶ場合や左右の領域の画質に応じて比率を変え
て選ぶ場合がある。第２１に、第２０の特徴に加えて、
前記Ｔ個が１５個である場合には、左右の領域から１５
個づつ選ぶ場合や１０個と２０個と比率を変える場合が
ある。第２２に、第１８から第２１のいずれかの特徴に
加えて、安静期に測定したＥ０エコー画像と血管拡張期
に測定したＥ１各エコー画像から各画像における平均血
管径Ｒ１ａｖおよびＲ２ａｖを用いて ％ＦＭＤ＝（Ｒ２ａｖ−Ｒ１ａｖ）・１００／Ｒ１ａｖ
［％］ によって算出する特徴を備える場合には安静期と血管拡
張期のそれぞれの血管径の平均を求めてその差、つまり
安静期と血管拡張期とでの血管径の変化率を診断の指標
として算出する。第２３において、年齢と％ＦＭＤの相
関を疫学調査から加齢式を推定し、推定式の標準誤差σ
で％ＦＭＤを分類することでσの大きさにより血管のし
なやかさを判定する特徴を備える場合には診断の指標で
ある％ＦＭＤの意味するところを被測定者の年齢や一般
的な人々との数値の違いを考慮して言及できるようにデ
ーターベースを整備しておく。

【０００６】

【実施例】本発明の実施例１について説明する。図１は
内皮依存性血管拡張反応測定システムの構成図である。
システムは上腕動脈を一定時間阻血させる阻血用カフ
１、上腕動脈を長軸側からリニアーエコープローブＢモ
ードで安定して観測するためのマジックバンド固定具で
取り付けたエコープローブ２とそのアタッチメント１０
０、エコー画像を心電位波Ｒでトリガーさせるために必
要なＥＣＧ電極３、阻血時間と阻血圧をコントロールし
アラームで各段階を被験者に知らせる自動阻血装置４、
７．５ＭＨｚ−１５ＭＨｚのＢモードリニアプローブが
使えエコー画像をＥＣＧで同期させることが出来る汎用
エコー装置５、保存した上腕動脈長軸静止画像から血管
拡張による血管径を自動的に算出するコンピュータ装置
６からなる。画像のコンピュータ装置への取り込みはＬ
ＡＮ（ローカルエリアネットワーク）を介して行う。Ｍ
ＯやＰＣカード等のメディアを介して行う場合もある。
被測定者は左手上腕部に阻血用カフ１とエコープローブ
アタッチメント２を取り付けて、ＥＣＧ電極３を胸部に
接触固定して測定を行う。本発明では自動阻血装置４が
阻血用カフの締め付け圧力を自動制御するとともに、被
測定者にエコープローブ２の操作時期をチャイムやアラ
ームや音声または光の点滅によって知らせる。具体的に
は阻血用カフの圧力を変化させた時点からタイマーが起
動して一定時間経過後チャイム等を一定時間鳴らし続け
る。被測定者はチャイムが鳴り始めた時点から自分自身
で前記エコープローブを操作して血管画像を撮る。チャ
イムが鳴り続けている期間に画像を撮れれば測定成功で
あり、この期間内に撮れなければ測定は最初からやり直
す。血管画像を撮る際には汎用エコー装置の表示画面を
見ながらエコープローブを操作する。汎用エコー装置で
取得した画像生データもしくは一次加工データはＬＡＮ
ケーブル経由でコンピュータ装置に転送してコンピュー
タ装置内で２次加工や解析や記憶・蓄積を行う。

【０００７】本発明の実施例２について説明する。図２
は本発明の測定流れ図である。グラフの横軸は測定開始
からの経過時間を示し、縦軸は上腕動脈管径の変化率を
示している。このグラフを用いて測定の手順と上腕動脈
管径の変化について説明する。まず、測定器具を装着す
る。阻血用カフを前腕部に巻きつけてエコープローブを
上腕部に押し付けた状態に固定して、ＥＣＧ電極を胸部
に貼り付ける。次に、測定準備として安静にして１５分
程度待つ。この期間を安静期と呼ぶ。安静期の最終時期
に血管像を撮影する。この撮影をしている期間を血管拡
張前測定期と呼び、血管像を安静時血管像と呼ぶ。血管
拡張前測定期は安静期の中に含まれる。安静期の血管径
の時間変化の様子はグラフに描かれた通りである。長期
的には安定しており、脈拍の周期で血管径が周期的に小
幅変動している。前記測定期が完了すると自動阻血がス
タートする。具体的には阻血用カフにエアーが送り込ま
れて前腕を圧迫していく。前腕を圧迫した状態で４分３
０秒から５分程度保持してその後急速に前記カフのエア
ーを抜き取り、前腕部を圧迫状態から解放する。カフに
エアーを送り込んで急速にエアーを抜き取るまでの時期
を阻血期と呼ぶ。この期間の上腕動脈管径は変動がほと
んどないことが特徴である。前記カフで前腕を圧迫する
ことで血管を流れる血液が滞留する。血管径は安静期よ
りも若干細くて変動がない。急速にカフのエアーを抜き
取ると（エアー抜き取り時点は急速カフ排気として矢印
で示す）、上腕動脈の血管径が拡大していく。約１分後
に血管径が極大（かつ最大）になり、その後は次第に低
下していき２〜３分後にはほぼ安静時の状態に戻り、そ
の後は安静時と同様にほぼ一定の血管径を示す。以上の
傾向は小刻みな周期でかつ小振幅の振動を伴う。この小
刻みな振動は安静時と同様に脈拍の周期で変動してい
る。急速カフ排気直後から血管径が極大になるまでの期
間を充血反応期と呼ぶ。この期間は約１分である。極大
になる近傍の管径変化率曲線は比較的フラットの状態
（テラス状態）がこの極大値前後の各１０秒程度、合計
２０秒程度存在する。実用上この極大値を中心とした２
０秒間、すなわち急速カフ排気から５０秒経過後から７
０秒経過後までの期間は血管径の値がほぼ等しい。極大
値測定の有効期間という意味でこの２０秒間の期間を血
管拡張後測定期と呼ぶ。この期間内で血管像を撮影する
（拡張後血管像）。拡張後血管像から計測した血管径を
拡張後血管径と定義して、安静時血管像から計測した血
管径を安静時血管径と定義してその差分を安静時血管径
で規格化（％表示）したもの、すなわち、（拡張後血管
径−安静時血管径）／（安静時血管径）＊１００を％Ｆ
ＭＤと呼ぶ。％ＦＭＤは血管径の規格化変化率である。
この一連の測定によって阻血充血過程における血管の拡
張率の値を得ることができた。本発明では前記血管拡張
後測定期の１０秒前には予告ブザーが鳴る。すなわち、
急速カフ排気後４０秒が経過した時点から５０秒が経過
するまでの期間、予告としてのブザーが鳴る。

【０００８】本発明実施例３について説明する。実施例
３ではエコープローブのアタッチメントの例である。図
３にエコープローブ上腕部保持アタッチメントの構成図
を示す。図３において、エコープローブ上腕部保持アタ
ッチメント７では上腕部固定用マジックバンド８をエコ
ープローブ２に圧着固定させるための圧着式マジックバ
ンド固定金具９と圧着用はとめネジ１０から構成され
る。上腕部に前記エコープローブを押し当て微妙に角度
や位置を変化させながらクリアな画像を探す。クリアな
画像とは被測定血管が画面の中央付近に明暗のコントラ
スト高い画像として表示されることである。クリアな血
管像を探す作業を行っている間、前記マジックバンドは
上腕部に巻きつけない状態にしておく。または、前記マ
ジックバンドをエコープローブの操作に支障をきたさな
い程度に緩く巻き付けておく。クリアな画像が得られる
エコープローブの位置を見つけたら血管画像をまず撮影
して、その位置と角度が保持されるように前記マジック
バンドを上腕部に巻き付けて固定する。この固定作業に
よって前記クリアな画像が大幅に位置がずれたり、画像
がボケたりしないことをエコー装置の表示画面で確認し
ておく（図は省略）。前記マジックバンドの固定の際に
は血管を圧迫しないように軽く締める程度にとどめる。
実際に血管画像を撮影する場合には最もクリアな画像と
なるようにエコープローブの位置と角度を微調整するの
でこのマジックバンドによる固定は撮影する対象となる
血管の位置を逃さずに表示出来ている程度の精度を持っ
ていれば十分である。本測定では実施例２で示すように
血管撮影を最低２回実施する。１回目と２回目の撮影の
間隔は５分以上であるのでこの長い時間の間エコープロ
ーブの位置や角度が大きく変化しないように本実施例の
アタッチメントを使用する。２回目の撮影の際にはエコ
ープローブ２の位置や角度を再度微調整して１回目の画
像とほぼ同じ位置でかつクリアな画像を撮影する。この
微調整においては前記マジックバンドの固定状態はその
ままにしておく場合もあるがマジックバンドを上腕部か
ら取り外す場合もある。

【０００９】本発明実施例４について説明する。上腕部
固定用マジックバンド８を複数本備えた例である。この
実施例ではエコープローブを固定するために上腕部に前
記マジックバンドを巻きつける際に微調整済みのエコー
プローブ２の位置や角度を保持した状態で容易に固定す
ることができる。図４に示したように２本のマジックバ
ンドを備えた場合にはそれぞれのマジックバンドの締め
付け強さや巻きつけ位置を調整することでエコープロー
ブを様々な位置や角度に固定できる。マジックバンドを
３本以上備えておいて被測定者の体格や事情（怪我をし
ているなど）に応じて最適なマジックバンドを選んで巻
きつける例もある。すなわち、固定の際に使用しないマ
ジックバンドがある例である。

【００１０】本発明実施例５について説明する。本実施
例について、測定方法および自動阻血装置の機能詳細に
ついての説明を図５、図６、図７、図８を用いて説明す
る。図５において被測定者の前腕部１０１に阻血カフ１
を巻き付ける。前記阻血カフは自動阻血装置４とエアー
パイプ１１によって結ばれている。この状態で１５分間
安静にして脈を整えたあと上腕部１０２にエコープロー
ブ上腕部保持アタッチメント７に取り付けられたエコー
プローブ２を上腕動脈長軸に沿ってアタッチメントで固
定する。上腕動脈長軸は上腕部から前腕部の方向に沿っ
て、つまりは、腕の長軸に沿って伸びているの前記エコ
ープローブは図５に示す向きに固定されることになる。
血管のエコー画像は心電位Ｒ波に同期して取得するので
図６の人体図（下段図）に示すように被測定者の胸部に
ＥＣＧ電極を取り付ける。図５に描いた位置で上腕部１
０２のエコープローブ２の位置や角度を微調整し、適当
なタイミングにおいて汎用エコー装置側でフリーズをか
け安静時の血管エコー画像を保存する。尚、図５におい
て汎用エコー装置はエコー装置ケーブル１２のエコープ
ローブ２とは反対側の端部に接続されている。心電位Ｒ
波に同期させた血管拡張時のエコー画像は最低１枚ある
いは平均化してより精度を保持するため複数枚保存す
る。図７にエコー画像１３と実際の測定状況との対応関
係を描いた。エコープローブ２を上腕部の皮膚１０３に
押し当てて超音波を発して反射してくる信号を検出す
る。皮膚の下には血管１０４がある。前記血管を血管の
中心を通りかつ皮膚に垂直でエコープローブの長軸方向
に平行な面で切ると図７に描くように血管の断面が現れ
る。血管の皮膚に近い側、すなわちプローブに近い側の
血管壁をＮＥＡＲ ＷＡＬＬ、遠い側をＦＡＲ ＷＡＬ
Ｌと呼び、それぞれの内膜、外膜を定義すると４つの部
分が定義される。定義された部分を図７で示すとＮＥＡ
Ｒ ＷＡＬＬ外膜１０５、ＮＥＡＲ ＷＡＬＬ内膜１０
６、ＦＡＲ ＷＡＬＬ内膜１０７、ＦＡＲ ＷＡＬＬ外
膜１０８となる。エコー１４で検出されたエコー画像は
図７の１３に示した通りである。血管部分で比較的鮮明
なコントラストを持った画像が得られる。特にＦＡＲ
ＷＡＬＬでは血管壁の外膜と内膜の存在に起因したコン
トラストも見られる。

【００１１】図５と図８を用いて測定手順を説明する。
上記方法で安静時のエコー画像を取得した後に、上腕動
脈を阻血するために図５の自動阻血装置４をスタートさ
せる。図８に自動阻血装置の構成を示す。自動阻血装置
４は阻血用カフ１とエアーパイプ１１で結合している。
自動阻血装置の内部で前記エアーパイプは２股に分岐し
ている。一方の端部は圧縮ポンプ１６に接続されてい
る。この圧縮ポンプでは空気を圧縮して阻血用カフ内部
の空気圧力を増加させる役目を担っている。阻血用カフ
を減圧させる場合には前記圧縮ポンプに備えてある弁を
開放してエアーパイプ内部の圧縮空気を大気開放する。
圧縮空気が弁から自然放出されるだけでは減圧速度が不
足する場合にはこの圧縮ポンプを逆回転させて強制的に
排気することで急速排気する場合もある。自動阻血装置
内のエアーパイプ他端にはエアーパイプ内部の空気圧を
検出させる圧力センサー１７が配置されている。前記圧
縮ポンプと圧力センサーはマイコン制御部１８によって
電気的に制御されている。マイコン制御部では阻血時間
やカフ圧の上限値判定、ポンプによるカフ吸気制御など
を行う。内蔵タイマーの値は経時タイマー表示器１９に
表示される。拡大した血管のエコー画像を取得するべき
阻血過程を知らせるアラーム２０、カフ圧を表示させる
カフ圧表示器２１にそれぞれ表示する。

【００１２】図５において、スタートボタン１５スター
トを押すと徐々に阻血カフ１のカフ圧が増して前腕部１
０１を阻血させる。圧が２５０ｍｍＨｇを越えるとカフ
吸気は止まり阻血タイマーがスタートする。タイマーの
値は経時タイマー表示器１９で表示される。タイマーが
５分になったところでアラーム２０が鳴り阻血過程が終
了、急速排気が始まる。同時に充血タイマーがスタート
し充血タイマーが５０秒になったところから１分１０秒
まで血管拡張過程の血管径を測定するアラームが２０秒
間鳴り続ける。充血タイマーの値も前記経時タイマー表
示器で表示する。アラームが鳴っている２０秒間の間に
すみやかにエコープローブの位置を微調整しながら適当
なところでフリーズさせ同様にＲ波同期の上腕動脈長軸
側のエコー画像を１枚あるいは複数枚保存させる。計測
はここで終了となる。阻血カフの圧力はカフ圧表示器２
１で常に表示される。

【００１３】本発明実施例６について説明する。図９に
その構成図を示す。本実施例は図５で説明した実施例と
ほぼ同様であるが、自動阻血装置４に非常停止スイッチ
２２、状態表示２３、逆算タイマー表示２４を備えてい
る点で異なる。非常停止スイッチはいかなる場合でも有
効でスイッチを押すといかなる場合でも阻血用カフが減
圧される。前記状態表示とは安静期にあるのか阻血期に
あるのか充血反応期にあるのかの現状を表示することで
ある。逆算タイマーでは残り時間を表示する。例えば血
管拡張後測定期に入るまでの残り時間である。

【００１４】本発明実施例７について説明する。取得し
て保存したエコー画像から各状態における血管径を測定
する例である。保存された安静時静止エコー画像Ｅ０
（またはｎ枚Ｅ０）および血管拡張後測定期に取得した
エコー画像Ｅ２（またはｎ枚Ｅ２）はＬＡＮ接続されて
パソコンに取り込まれる。ＭＯなどメディアを介してパ
ソコンに取り込む例もある。取り込まれたＥ０，Ｅ２は
図１０（あ）のような中心にセンターライン２５が入っ
たテンプレート２６をモニター画面２７に表示させ、テ
ンプレートの拡大縮小、回転が自由に出来るようにす
る。上腕動脈はモニター画面に平行とは限らないため血
管にテンプレートが平行にくるように微調整する。この
際、テンプレートを切り出した後のＸ軸、Ｙ軸について
補助的に表示してある。この補助表示は記号２８で示さ
れるように直交線分の一端が矢印で矢印付近に切り出し
後のＸ軸、Ｙ軸が表示されている。血管の長軸がＸ軸に
平行になるようにテンプレートを調整する。テンプレー
トの大きさでカットされた画像は図１０（い）のように
モニター画面上で平行に表示され解析モードに入る。Ｙ
軸に沿った輝度値はＮＥＡＲ ＷＡＬＬ側では主に外膜
周辺、ＦＡＲ ＷＡＬＬ近辺では内膜、外膜の位置にピ
ークが観られる画像が得られる。ＮＥＡＲ ＷＡＬＬ側
の内膜はエコーの反射により見えにくい場合が多いため
内膜は血管径測定の対象としない方法を取る。図１０
（う）に上記した輝度値についてグラフで示した。図１
０（い）のＮＥＡＲ ＷＡＬＬ外膜１０５、ＮＥＡＲＷ
ＡＬＬ内膜１０６、ＦＡＲ ＷＡＬＬ内膜１０７、ＦＡ
Ｒ ＷＡＬＬ外膜１０８の各位置に対してエコー画像の
輝度関係を模式的に示したものである。図１０（う）で
血管径と表示したものと比較してＮＥＡＲ ＷＡＬＬ側
の輝度ピーク位置は外側寄り（上方）にずれており、Ｆ
ＡＲ ＷＡＬＬ側の輝度ピークは内径位置に対応した位
置に小さく鋭いサブピークを持ち、その外側に大きくブ
ロードなピークを持ち、ＦＡＲ ＷＡＬＬ側で実際の血
管径と対応する位置は前記内膜と外膜のピークの中間位
置であるという特徴を備えている。

【００１５】テンプレートの中心ラインは上記特徴を備
えるエコー画面から実際の血管径（内径）を求めるアル
ゴリズムにとって解析のスタートポイントとして重要で
ある。信頼性高く血管径を求めるためにＦＡＲ ＷＡＬ
Ｌ側の血管の位置とエコー画面の輝度分布との関係を明
確に定義する必要がある。ＦＡＲ ＷＡＬＬ側の血管の
位置を内膜外膜の中間ラインとして、ｍ−Ｌｉｎｅと呼
ぶことにする。血管径はＮＥＡＲ ＷＡＬＬ側外膜エッ
ジとＦＡＲ ＷＡＬＬ側 ｍ−ｌｉｎｅの距離を持って
血管径と定義する。図１０（い）のＹ軸方向に沿ってＩ
（Ｘａ，０）、Ｉ（Ｘａ，１）、Ｉ（Ｘａ，２）Ｉ（Ｘ
ａ，３）、・・、Ｉ（Ｘａ，Ｙｍ）、・・、Ｉ（Ｘａ，
Ｙｎ）と追っていくと図１０（う）の輝度曲線が得られ
る。ここでＩ（Ｘａ，Ｙｍ）は（Ｘａ，Ｙｍ）ピクセル
における輝度値を表している。拡大したものが図１１で
ある。図１１の水平軸はＮＥＡＲ ＷＡＬＬからＦＡＲ
ＷＡＬＬ側に向かってＹ軸に沿って１ピクセル分追って
行った輝度曲線である。水平方向に描いているが図１０
（う）との対応関係を重視して図１１の横軸はＹ軸と表
記した。縦軸は輝度Ｉである。ＮＥＡＲ ＷＡＬＬ側の
外膜エッジライン（ここではＮａｄｖ＿ｅｄｇｅ）、Ｆ
ＡＲ ＷＡＬＬ側のｍ−ｌｉｎｅを自動検出させるため
Ｃラインをまず設定してＹ軸原点（図１１で左方向）に
向かって、および増加方向（図１１で右方向）に向かっ
て検出させるアルゴリズムを採用する。Ｃラインはテン
プレートのセンターラインを利用する。ここでアルゴリ
ズム内のＩ軸（縦軸）輝度値は０−２５５の数値、Ｙ軸
（横軸）は図１０テンプレート画面のＹ軸ＮＥＡＲから
ＦＡＲ方向で変換されていることに注意。

【００１６】まず、Ｎａｄｖ＿ｅｄｇｅ点の検出方法に
ついて述べる。第１ステップとして、Ｃ点の位置からＹ
軸（水平軸）の原点に向かって（左側に向かって）各Ｙ
値におけるＩ値の大小関係を比較することで輝度値の最
大点ＮＰを見つける。第２ステップとして、ＮＰからＹ
軸（水平軸）正に向かってＹ、Ｙ＋Ｍ１（Ｍ１は正）だ
け離れたＹ軸（水平軸）間隔での輝度差Ｉ（Ｙ）−Ｉ
（Ｙ＋Ｍ１）を算出していく。算出はＹ＝１から順にＹ
＝２，Ｙ＝３，と増加させていく。図１２を用いて具体
的に説明する。あるＸ値に対するエコー画像の輝度分布
として図１２の（あ）の点群で示す特性が得られたとす
る。この点群の各Ｙ値に対する輝度差Ｉ（Ｙ）−Ｉ（Ｙ
＋Ｍ１）は図１２の（い）に示す通りである。ここでは
Ｍ１＝２とＭ１＝５の２種類の輝度差を求めた。ＮＰ位
置はピーク位置近傍で頂上であることにより輝度差は小
さいがＣ点（血管中心）に向かって輝度差が一度大きく
なりピークを超えて再度輝度差は小さくなる。Ｍ１＝２
ではＮＰ近傍での輝度差が小さく、輝度差の分布が全体
的にがたついている（ノイズが多い）。一方、Ｍ１＝５
の場合にはＮＰ近傍での輝度差は比較的大きく全体的に
なだらかな分布を示している。この２つのカーブの特徴
の差異はＭ１の値の大小によって生じている。図１２
（い）において輝度差について一定の値Ｂ１を設定して
この値以下の輝度差になる最小のＹ値をＮａｄｖ＿ｅｄ
ｇｅと定義する。このアルゴリズムはすなわち、ＮＥＡ
Ｒ ＷＡＬＬの輝度ピーク（ＮＰ）のＹ軸正方向側（血
管内側）の裾野の位置を決めるためのものである。エコ
ー画像に合わせて最適なＭ１とＢ１の値を設定する。Ｎ
ａｄｖ＿ｅｄｇｅは図１２（あ）のＹ＝７から２０の範
囲に来るべきである。この予測に適合したＢ１の値（輝
度のしきい値）はＭ１＝２の場合には２（Ｂ１＝２）、
Ｍ１＝５の場合には４（Ｂ１＝４）が妥当である。Ｂ１
の決め方はこのように固定値として与える場合もあるが
その他にも様々な決め方がある。Ｙ＝０の位置での輝度
差の８０％といった割合で決める方法もある。この方法
について図１２（い）を用いて具体的に説明する。Ｍ１
＝２の場合にはＹ＝０における輝度差は３であるのでの
その８０％の値は２．４である。Ｂ１＝２．４と設定し
てグラフを眺めると２．４以下になる最小のＹのポイン
トはＹ＝１１である。同様にＭ１＝５の場合にはＹ＝０
における輝度差は９でその８０％の輝度差になる最小の
Ｙは９（Ｙ＝９）である。Ｂ１に関する別の決め方を紹
介する。輝度差の最大値位置よりも大きなＹ値において
輝度差が設定したＢ１以下になる最小のＹ値という決め
方である。この決め方においてＭ１＝２の場合にＢ１＝
４と設定すると求めるＮａｄｖ＿ｅｄｇｅ位置はＹ＝８
である。このＹ＝８を求める過程を詳しく述べる。Ｍ１
＝２の輝度差カーブ（図１２（い））のピーク位置はＹ
＝６である。そこでＹ＝６，７，８・・・・・でＢ１＝
４以下になるＹ値を探す。最小のＹ値は８と求まる。ピ
ーク位置よりもＹ値が大きい範囲で選出するのでＹ＝
０，１，２における輝度差３のポイントは無視される。

【００１７】次にｍ−ｌｉｎｅ点の検出について述べ
る。第１ステップとして、Ｃ点の位置からＹ軸（水平
軸）正方向に向かってＩ（輝度）の大小関係を比較して
輝度値の最大値であるＦＰを見つける。その後ＦＰから
Ｙ軸（水平軸）原点（左方向、血管内側方向）に向かっ
て輝度値Ｍ２＞０だけ離れた輝度差Ｉ（Ｙ）−Ｉ（Ｙ−
Ｍ２）について、差Ｉ（Ｙ）−Ｉ（Ｙ−Ｍ２）＜Ｂ２か
Ｉ（Ｙ）＜Ｉ（Ｙ−Ｍ２）が成立した場合をｍ−ｌｉｎ
ｅとする。血管径はＹ軸上でｍ−ｌｉｎｅとＮａｄｖ＿
ｅｄｇｅとの距離を測ることで求められる。この場合の
Ｙ＝０，１，２というサンプリングポイントがピクセル
の場合、１ピクセルピッチが実際の距離でいくつに対応
しているかが既知ならばその係数を掛けることで実際の
距離を算出することができる。安静時の血管径と血管拡
張後の血管径との比率（拡張率）を比較する場合には実
際の距離を求める必要がないので距離をピクセル数で代
用して取り扱っても不都合はない。

【００１８】本発明実施例８について説明する。エコー
画像のピクセル情報を全て有効に用いて血管径の測定精
度を向上である。図１３はエコー画像について各Ｙライ
ン（縦方向）毎に外壁エッヂ（Ｎａｄｖ＿ｅｄｇｅ）と
ｍ−ｌｉｎｅを求めてＹラインの外壁エッヂ（Ｎａｄｖ
＿ｅｄｇｅ）とｍ−ｌｉｎｅをそれぞれ黒丸（Ｎａｄｖ
＿ｅｄｇｅ点２９）と黒四角（ｍ−ｌｉｎｅ点３０）で
示した。黒丸と黒四角の各ポイントを折れ線で結んだエ
コー画像生コントラスト線３１である。高解像度のエコ
ー画像を取得してＮａｄｖ＿ｅｄｇｅ点２９の点の数が
増えると前記エコー画像生コントラスト線は滑らか線に
なる。エコー画面には様々なノイズが乗っているので図
１３の実線のように見えるのが一般的である。エコー画
面の各点群（黒丸群、黒四角群）に対して単純に近似曲
線を引くと破線の単純近似曲線３２となる。この単純近
似曲線同士の距離をＹ軸に平行に求めると単純曲線単純
距離３３が求まる。各Ｙラインの前記距離を平均すると
このエコー画像の単純平均距離が求まる。演算機の負荷
を軽減して短時間に血管内径を求める場合にはこの方法
を用いる。図１３において、明らかにいくつかの個所で
は血管画像に何らかのノイズが乗っている。ノイズは電
気的なノイズなどの機器が原因である場合とプラークな
どの血管内やその周辺の体組織が原因である場合とがあ
る。

【００１９】図１１の輝度分布（図１２の拡大図）や図
１３におけるＮａｄｖ＿ｅｄｇｅ点群とｍ−ｌｉｎｅ点
３０群のそれぞれの分布が滑らかな曲線上に分布してい
ない場合がある。この原因は上記した様々なノイズによ
るものである。このような点群を取り扱う上では数学的
に様々な工夫が必要である。本実施例では移動平均法を
発展させた移動多項式近似法を開発して使用しているこ
とを実施例９として説明する。まず、図１３の異常形状
部分付近について移動多項式近似法でサンプリング点を
補正することを具体的に説明する。図１４は図１３の異
常形状部分３４近傍を拡大して表示したものである。図
１４の左端のＮａｄｖ＿ｅｄｇｅ点２９を点として右
隣を点と順次ラベリングしていく。右端の点は▲１２
▼である。から▲１２▼までを折れ線で結ぶとエコー
画像生コントラスト線３１が描ける。ここで、、、
・・・・、までの６つの点について３次多項式でフィ
ッティングしてその曲線上でＸ座標がの位置を’点
とする。つまり、からまでの６つの点の情報を基に
の位置を’に補正する。次にからの点について
３次多項式をフィッティングさせてのＸ座標を３次多
項式に当てはめての位置を’に補正する。このよう
に順次、、▲１０▼、・・・▲１２▼の位置を補正
する。多数（６個）のサンプリング点を用いて補正する
のでノイズ成分が除去できる効果と、限定した数（６
個）の限られた領域毎に補正するのでフィッティングが
適正行われるという効果の両方の効果を享受できる。こ
の手法をさらに発展させて、標準偏差で各フィッティン
グカーブを評価して標準偏差が大きいカーブについては
補正をするのではなく、その点は除去してしまう。例え
ば上記方法で、の補正点を求めるフィッティングカ
ーブの標準偏差が大きい場合には’、’、▲１０
▼’、▲１１▼’、▲１２▼’の４つの点だけが補正値
として採用される。

【００２０】上記移動多項式近似法の別の例を実施例１
０として説明する。上記例が１ポイントづつ移動してい
るのに対してＮポイント（Ｎ＞１）づつ移動させる例で
ある。例えばＮａｄｖ＿ｅｄｇｅの近似関数を求める際
に、エコー画像の左端（Ｘ軸原点方向）から３０個のサ
ンプリング点についてその３次多項式近似を行って求め
た近似曲線のＸ＝３０（左端から３０サンプリング目の
ポイント）についてＹ座標を補正する。補正の方法は実
施例９で述べたとおりである。次に右側に１５ポイント
移動した部分で３次多項式近似を行う。すなわち、１６
ポイント目から１７、１８、・・・・４５ポイント目ま
でのサンプリングポイントに対して３次多項式近似を行
って４５ポイント目のＹ座標を補正する。同様にして６
０ポイント目、７５ポイント目についても補正をする。
補正の結果求めた３０，４５，６０，７５，・・・ポイ
ント目の座標に対してさらに３次多項式近似を行って、
Ｎａｄｖ＿ｅｄｇｅの近似関数とする。この例ではサン
プリング３０個に対して半分の１５ポイントの移動を行
うことが特徴である。

【００２１】エコー画像の解析の実施例１１について説
明する。前述した図１３の異常形状部分３４の影響を取
り除ければ血管内径の測定精度が向上する。この影響を
取り除く方法を説明する。まず、各点群に対して一定の
長さの線分を複数本重ね合わせながらフィッティングさ
せる。このフィッティングの様子を前述の図１４を用い
て説明する。図１４は図１３の異常形状部分３４近傍を
拡大して表示したものである。図１４の左端のＮａｄｖ
＿ｅｄｇｅ点２９を点として右隣を点と順次ラベリ
ングしていく。右端の点は▲１２▼である。から▲１
２▼までを折れ線で結ぶとエコー画像生コントラスト線
３１が描ける。図１３および図１４を眺めると異常形状
部分３４ではその左右のエコー画像生コントラスト線の
持つ傾向と明らかに異なることがわかる。各点を折れ線
で結んでいるので点、、がその左右の線の傾向と
合わないことが目視観察でわかる。測定者がこの３点を
選んで取り除き、、、、、、、▲１０▼、
▲１１▼、▲１２▼の９点について３次多項式で近似す
る。近似曲線に対する９点の標準偏差の値を評価して分
散が一定値以下であれば異常形状などのノイズを十分に
取り除けたと評価してその３次多項式を外壁エッジの近
似曲線として今後使用する。図１４では一箇所の異常形
状部分について説明したが実際には図１３で描かれてい
る通り異常形状は複数個観察される場合が一般的であ
る。図１４で示した方法で全ての異常形状部分で不適切
なポイントを測定者がマニュアル操作で取り除く。この
マニュアル操作を支援するソフトが組み込まれているの
が本実施例の特徴である。血管のプラークなどの形状や
大きさには一定の特徴があるのでそれを考慮して取り除
くべき異常形状を指摘するソフトである。図１４の例で
は異常形状に関与しているサンプリングポイントは、
、、の４点である。このように傾向が一般的であ
るエコー画像の場合にはその５倍の２０点を含む部分に
ついて３次多項式で近似を行っていく。その際に連続す
る４つのサンプリング点を順次除去して標準偏差を評価
して、最も標準偏差が小さくなった除去点を目立たせて
表示する。以下に具体的に述べる。まず、、、、
・・・▲１２▼、▲１３▼、・・・・▲２０▼の２０点
について近似曲線を求める。この近似曲線を求める作業
の第一ステップとして、、、の連続する４点を
取り除いた１６点（、、・・・、▲２０▼）につい
て近似曲線を求めてその標準偏差をσとする。次に
、、、の４点を取り除いて、、、・・・
▲２０▼の１６点について近似曲線を求めてその標準
偏差σを求める。この操作をパソコン上で順次行って
いき、▲１７▼、▲１８▼、▲１９▼、▲２０▼の４点
を取り除いた、、・・・▲１６▼の点について近似
曲線▲１７▼と標準偏差σ▲１７▼を求めた後、σ、
σ、・・・σ▲１７▼で最も小さなものを選び出す。
ここで仮にσが最も小さい場合には画面上に近似曲線
▲１６▼を表示して、、、のサンプリング点を
赤で目立つように表示する。操作する人がこの４点を取
り除くことを選びたければパソコンでＯＫの操作をす
る。すると、この、から▲２０▼までの部分を代表す
る近似曲線は近似曲線となる。この操作が終了すると
２１番目のサンプリング点から４０番目のサンプリング
点についても同様に代表する近似曲線を決める。尚、上
記取り除く点群を確定する操作を省略して各曲線近似に
おいて最もσが小さくなる除去ケース（例えば上の例で
は、、、の４点を取り除くケース）で、自動的
にこのケースの曲線（、、、・・・、、▲１０
▼、▲１１▼、▲１２▼、・・・▲２０▼のサンプリン
グ点）を選ぶことを自動的に行う場合もある。このこと
でマニュアル操作なしに自動で近似曲線を選んでいけ
る。

【００２２】本発明実施例１２について説明する。実施
例１１等で求めたＮａｄｖ＿ｅｄｇｅ点群に対する近似
曲線に対して等間隔にＸ座標を設定して、そのＸ座標に
対する近似曲線上のポイントでその近似曲線に対する垂
線を引いてその垂線がｍ−ｌｉｎｅの近似曲線と交わる
点を求めてこの管の距離をＮａｄｖ＿ｅｄｇｅの座標Ｘ
における血管径とする方法である。血管の軸方向がエコ
ー画像のＸ軸と平行でない場合にはこの方法が特に有効
である。等間隔Ｘ座標に対する血管径を１つづつ求めて
その平均をとることで平均血管径としてその後の処理に
対処する。

【００２３】本発明の実施例１３を説明する。まず、各
点における血管径を平均して平均血管径を求める。安静
期の平均血管径をＲ１ａｖ、拡張期の平均血管径をＲ２
ａｖとすると血管の拡張率％ＦＭＤは以下の式で求め
る。％ＦＭＤ＝（Ｒ２ａｖ−Ｒ１ａｖ）・１００／Ｒ１
ａｖ［％］安静時と拡張期のエコー画像は複数枚取って
さらに平均すれば精度を上げることが出来る。また充血
反応開始から数分間連続して経時的に％ＦＭＤを求めて
いけば％ＦＭＤ（ｔ）の時間依存性を求めることが出来
る。特に最大拡張時間を正確に求める場合には有用であ
る。

【００２４】実施例１４を説明する。％ＦＭＤのデータ
ベースを作成して年代別に統計処理し加齢式を推定する
方法である。図１５は％ＦＭＤの測定データを年齢毎に
まとめたものである。各年齢における％ＦＭＤの分布を
正規分布とみなして平均値から標準偏差値±σの範囲を
「ふつう」、σの範囲を超えて％ＦＭＤが小さい場合に
は血管が「かたい」、σの範囲を超えて％ＦＭＤが大き
い場合には血管が「しなやか」と評価する。評価につい
てさらに２σを超える場合にはそれぞれ「かたくて要注
意」、「しなやかで良好」などと段階を増やす場合もあ
る。％ＦＭＤの平均値についての加齢式を使って％ＦＭ
Ｄの値からその測定者の血管年齢を算出することもでき
る。加齢することによって％ＦＭＤの値は全体的に低下
する傾向にあるので年配の被測定者の％ＦＭＤが大きか
った場合にはその被測定者の血管年齢は若いと判定でき
る。

【００２４】

【発明の効果】以上示したように本発明を利用すれば内
皮機能不全に基づいた動脈硬化の初期段階を血管の弛緩
反応で置き換えて判定するＦｌｏｗ−Ｍｅｄｉａｔｅｄ
Ｄｉｌａｔａｔｉｏｎ（ＦＭＤ法）を簡易に精度良く
実施することができる。本実施方法によればＦＭＤ法を
ポリフェノールなど血液循環に関わる食品分野、ビタミ
ンＥ等サプリメント分野あるいは高コレステロール症、
高脂肪血症などより初期の段階での健診など短期に効果
を診断する分野にも容易に応用が可能となる。市販の安
価なエコー装置を用いて％ＦＭＤの測定が行える効果も
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示す構成図である。

【図３】本発明の第３の実施例を示す構成図である。

【図４】本発明の第４の実施例を示す構成図である。

【図５】本発明の第５の実施例を示す全体構成図であ
る。

【図６】本発明の第５の実施例を示す波形および測定部
位指示図である。

【図７】本発明の第５の実施例を示す測定摸式図であ
る。

【図８】本発明の第５の実施例を示す装置構成図であ
る。

【図９】本発明の第６の実施例を示す構成図である。

【図１０】本発明の第７の実施例を示す構成図である。

【図１１】本発明の第７の実施例を示す構成図である。

【図１２】本発明の第７の実施例を示す構成図である。

【図１３】本発明の第８の実施例を示す構成図である。

【図１４】本発明の第９の実施例を示す構成図である。

【図１５】本発明の第１３の実施例を示す構成図であ
る。

【符号】

１は阻血用カフ、２はエコープローブ、３はＥＣＧ電
極、４は自動阻血装置、５は汎用エコー装置、６はコン
ピュータ装置、７はエコープローブ上腕部保持アタッチ
メント、８は上腕部固定用マジックバンド、９は圧着式
マジックバンド固定金具、１０は圧着用はとめネジ、１
１はエアーパイプ、１２はエコー装置ケーブル、１３は
エコー画像、１４はエコー、１５はスタートボタン、１
６は圧縮ポンプ、１７は圧力センサー、１８はマイコン
制御部、１９は経時タイマー表示器、２０はアラーム、
２１はカフ圧表示器、２２は非常停止スイッチ、２３は
状態表示、２４は逆算タイマー表示、２５はセンターラ
イン、２６はテンプレート、２７はモニター画面、２８
は補助表示、２９はＮａｄｖ＿ｅｄｇｅ点、３０はｍ−
ｌｉｎｅ点、３１はエコー画像生コントラスト線、３２
は単純近似曲線、３３は単純曲線単純距離、３４は異常
形状部分、３５は左側近似曲線、３６は右側近似曲線、
３７は垂線、３８は交点、３９は近似曲線、１００はア
タッチメント、１０１は前腕部、１０２は上腕部、１０
３は皮膚、１０４は血管、１０５はＮＥＡＲ ＷＡＬＬ
外膜、１０６はＮＥＡＲ ＷＡＬＬ内膜、１０７はＦＡ
Ｒ ＷＡＬＬ内膜、１０８はＦＡＲ ＷＡＬＬ外膜であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4C017 AA07 AB01 AB02 AC40 DE01 DE05 4C301 AA02 DD21 DD30 EE11 EE13 GA01 GB04 KK24 KK27 KK30 KK40 LL13 LL17 LL20 4C601 DD01 DD30 EE09 EE11 GA01 GB01 GB03 GB04 JC37 JC40 KK28 KK31 KK50 LL09 LL11 LL17 LL40

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エコーを用いた上腕動脈またはとう骨動脈
   の血管径測定においてエコープローブを上腕部に固定す
   ることを特徴とする血管径測定装置。
2. 【請求項２】請求項１の血管径測定装置において前記エ
   コープローブの固定をマジックバンドで行うことを特徴
   とする血管径測定装置。
3. 【請求項３】請求項１または２の血管径測定装置におい
   て、安静期と充血反応過期の少なくとも２種類の状態で
   血管径測定を行うことを特徴とする血管径測定装置。
4. 【請求項４】請求項３の血管径測定装置において、前記
   安静期以後充血反応過程期以前に阻血用カフでの阻血を
   行う機能を備えていることを特徴とする血管径測定装
   置。
5. 【請求項５】エコーを用いた上腕動脈またはとう骨動脈
   の血管径測定において阻血用カフでの阻血を自動で行う
   機能を備えていることを特徴とする血管径測定装置。
6. 【請求項６】請求項４または５の血管径測定装置におい
   て、前記祖血用カフの吸気および排気をポンプで行うこ
   とを特徴とする血管径測定装置。
7. 【請求項７】請求項４から６のいずれかの血管径測定装
   置において、安静期、阻血期、充血反応過程期の各期で
   あることを表示またはアラーム音で知らせる機能を備え
   ることを特徴とする血管径測定装置。
8. 【請求項８】エコーを用いた上腕動脈またはとう骨動脈
   の血管径測定において、阻血用カフの自動吸気、排気を
   行うための演算機能を備えた自動阻血装置を具備し、そ
   の自動祖血装置がポンプに加えて圧力センサー、タイマ
   ー、測定期を知らせるアラーム機構を備えていることを
   特徴とする血管径測定装置。
9. 【請求項９】請求項８の血管径測定装置において、前記
   自動阻血装置が汎用エコー装置との間で電気信号を交信
   することがないことを特徴とする血管径測定装置。
10. 【請求項１０】エコーを用いた上腕動脈またはとう骨動
    脈の血管径測定において汎用エコー装置が取得したエコ
    ー画像をパソコンに転送することを特徴とする血管径測
    定装置。
11. 【請求項１１】請求項１０の血管径測定装置において、
    パソコンに取り込まれた動脈縦断像のエコー画像をモニ
    ターの第１の表示画面に表示させ、前記第１の表示画面
    に長方形のカッティングテンプレートがエコー画像に重
    複して表示することを特徴とする血管径測定装置。
12. 【請求項１２】請求項１１の血管径測定装置において、
    長方形のカッティングテンプレートが自由に回転でき、
    さらに長方形の長辺、短辺の長さが自由に変えられる事
    を特徴とする血管径測定装置。
13. 【請求項１３】請求項１１または１２において、カッテ
    ィングテンプレートには長方形を上下に分ける中心ライ
    ンが付いていることを特徴とする血管径測定装置。
14. 【請求項１４】請求項１３において、前記中心ラインと
    血管の中心部が重なることを特徴とする血管径測定装
    置。
15. 【請求項１５】請求項１３または１４も血管径測定装置
    において、前記カッティングテンプレート画面内で前記
    中心ラインの輝度を最も高くしてあることを特徴とする
    血管径測定装置。
16. 【請求項１６】請求項１３から１５のいずれかの血管径
    測定装置において、前記カッティングテンプレートの前
    記中心ラインと直交する方向に対して前記中心ラインと
    Ｙ軸原点との範囲で輝度分布を比較して前記中心ライン
    を除いた位置での最大輝度値点を見つけてＮＰと定義す
    る第一の行程と前記第一の行程で定義したＮＰの位置と
    前記中心ラインとを両端とする範囲においてＹ軸上Ｍ１
    ＞０だけ距離が離れたＹ，Ｙ＋Ｍ１の２点を定義しこの
    ２点でＹ軸に平行な軸上輝度値を比較し輝度値の差がＩ
    （Ｙ）−Ｉ（Ｙ＋Ｍ１）＜Ｂ１かＩ（Ｙ）＜Ｉ（Ｙ＋Ｍ
    １）になる位置をＮＰに近い位置から順に検出する第二
    の行程とを含むことを特徴とする血管径測定装置。
17. 【請求項１７】請求項１３から１６のいずれかの血管径
    測定装置において、前記カッティングテンプレートの前
    記中心ラインと直交する方向に対して前記中心ラインか
    らＹ軸原点と反対方向のカッティングプレート端部の範
    囲で輝度分布を比較して前記中心ラインを除いた位置で
    の最大輝度値点を見つけてＦＰと定義する第一の行程と
    前記第一の行程で定義したＦＰの位置と前記中心ライン
    とを両端とする範囲においてＹ軸上Ｍ２＞０だけ距離が
    離れたＹ，Ｙ−Ｍ２の２点を定義しこの２点でＹ軸に平
    行な軸上輝度値を比較し輝度値の差がＩ（Ｙ）−Ｉ（Ｙ
    −Ｍ２）＜Ｂ２かＩ（Ｙ）＜Ｉ（Ｙ−Ｍ２）になる位置
    をＦＰに近い位置から順に検出する第二の行程とを含む
    ことを特徴とする血管径測定装置。
18. 【請求項１８】請求項１６から１７の血管測装置におい
    て、前記カッティングプレートの表示画面のＮａｄｖ＿
    ｅｄｇｅ点群とｍ−ｌｉｎｅ点群のそれぞれに対してＸ
    軸に沿ってＳ個のピクセル毎に３次多項式で回帰させ推
    定式を求めることを特徴とする血管径測定装置。
19. 【請求項１９】請求項１８において、前記Ｓの値が３０
    であることを特徴とする血管径測定装置。
20. 【請求項２０】請求項１８または１９においてＳ個で小
    分けに推定式群が互いにＴ個重複していることを特徴と
    する血管径測定装置。
21. 【請求項２１】請求項２０において、前記Ｔ個が１５個
    であることを特徴とする血管径測定装置。
22. 【請求項２２】請求項１８から２１のいずれかの血管測
    定装置において、安静期に測定したＥ０エコー画像と血
    管拡張期に測定したＥ１各エコー画像から各画像におけ
    る平均血管径Ｒ１ａｖおよびＲ２ａｖを用いて ％ＦＭＤ＝（Ｒ２ａｖ−Ｒ１ａｖ）・１００／Ｒ１ａｖ
    ［％］ によって算出することを特徴とする血管径測定装置。
23. 【請求項２３】年齢と％ＦＭＤの相関を疫学調査から加
    齢式を推定し、推定式の標準誤差σで％ＦＭＤを分類す
    ることでσの大きさにより血管のしなやかさを判定する
    ことを特徴とする血管径測定装置。