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WO2014024679A1 - 超音波診断システムおよび情報処理装置 - Google Patents

超音波診断システムおよび情報処理装置 Download PDF

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WO2014024679A1
WO2014024679A1 PCT/JP2013/069915 JP2013069915W WO2014024679A1 WO 2014024679 A1 WO2014024679 A1 WO 2014024679A1 JP 2013069915 W JP2013069915 W JP 2013069915W WO 2014024679 A1 WO2014024679 A1 WO 2014024679A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
length
visceral fat
abdominal
abdomen
ellipse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2013/069915
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
直人 窪田
憲裕 小泉
洪恩 廖
岳晴 浅野
一仁 湯橋
遊 周
光石　衛
真 大西
射谷　和徳
三竹　毅
一郎 佐久間
門脇　孝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
University of Tokyo NUC
Original Assignee
University of Tokyo NUC
Hitachi Aloka Medical Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Tokyo NUC, Hitachi Aloka Medical Ltd filed Critical University of Tokyo NUC
Priority to CN201380042374.3A priority Critical patent/CN104540453B/zh
Publication of WO2014024679A1 publication Critical patent/WO2014024679A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Clinical applications
    • A61B8/0858—Clinical applications involving measuring tissue layers, e.g. skin, interfaces
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Measuring devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/107—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof
    • A61B5/1075—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof for measuring dimensions by non-invasive methods, e.g. for determining thickness of tissue layer
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4869—Determining body composition
    • A61B5/4872—Body fat

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic diagnostic system, and more particularly to an ultrasonic diagnostic system for measuring visceral fat.
  • Ultrasound diagnostic systems are used in the medical field.
  • An ultrasonic diagnostic system is generally configured by an ultrasonic diagnostic apparatus or a combination of an ultrasonic diagnostic apparatus and a computer.
  • Ultrasonic diagnostic equipment forms an image based on an ultrasonic probe (probe) that transmits ultrasonic waves to a living body and receives reflected waves from within the living body, and signals received from the ultrasonic probe And an apparatus main body that performs measurement.
  • the ultrasonic diagnosis the problem of exposure that occurs in the X-ray diagnosis can be avoided, and a large-scale mechanism required for the X-ray diagnosis is unnecessary. From such convenience, it is desired to use ultrasonic diagnosis for medical examination of metabolic syndrome, that is, visceral fat obesity.
  • abdominal circumference is measured during a metabolic syndrome medical checkup. This is because a certain correlation is observed between the abdominal circumference and visceral fat mass.
  • the abdominal circumference is only length information including subcutaneous fat (including muscle), and does not directly represent the amount of visceral fat in the abdominal cavity or the size of the range where it may exist.
  • a method has also been proposed in which a weak current is passed through the abdomen and the visceral fat mass is estimated from the electrical resistance.
  • a large-scale device is required to realize such a method, and such a method is required in the abdomen.
  • the structure cannot be fully considered.
  • According to the technique for measuring visceral fat mass using an X-ray CT apparatus it is possible to achieve high-precision measurement. However, in order to do so, it is necessary to construct a very large-scale system. There is a problem, especially in terms of exposure.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a system for measuring visceral fat mass using ultrasonic diagnosis.
  • three distances from a reference site in the visceral fat area to three points on the outer edge of the visceral fat area are calculated by abutting the probe on three positions on the abdominal surface, and the visceral fat is calculated from the three distances.
  • the area area is estimated. Therefore, if this system is used, it is possible to obtain an index value representing the visceral fat amount relatively easily without fear of exposure.
  • there is a problem that it takes time to measure because the operation of sequentially abutting the probes at three positions is required.
  • the probe needs to be inclined at two positions on the left side and the right side, and there is a problem that it is difficult to maintain the posture of the probe in some cases. Further, since the distance between the three locations is constant regardless of the body shape, there is a problem that the geometrical relationship (particularly the angular relationship) between the reference portion and the three locations varies depending on the body shape.
  • An object of the present invention is to easily and accurately measure information representing visceral fat mass.
  • an object of the present invention is to accurately measure information representing visceral fat mass regardless of the body shape.
  • an object of the present invention is to easily obtain information representing visceral fat mass by using the abdominal circumference generally measured conventionally in the medical examination of metabolic syndrome and the measurement result of the ultrasonic image. It is to measure with high accuracy.
  • An ultrasonic diagnostic system is based on a transmitter / receiver that is in contact with a subject's abdominal surface and transmits / receives an ultrasonic wave, and a reception signal obtained by the ultrasonic wave transmission / reception.
  • An image forming unit that forms an ultrasound image representing the inside of the abdomen, and a measurement unit that performs measurement on the ultrasound image, the reference region existing in a visceral fat-containing region in the abdomen and the On the measurement path connecting the contact part of the transducer, a first length from the reference part to the abdominal surface and a second length from the reference part to the outer edge of the visceral fat-containing region.
  • a measurement unit that measures, and a calculation unit that calculates an index value representing visceral fat mass based on at least the abdominal circumference, the first length, and the second length.
  • the transducer is brought into contact with one place on the surface of the abdomen, and ultrasonic waves are transmitted and received in that state. Thereby, an ultrasonic image is formed.
  • a tomographic image it is desirable to form a tomographic image as an ultrasonic image, but other images may be formed as long as the first length and the second length can be measured.
  • a beam scanning surface corresponding to the transverse section of the abdomen may be formed, or a beam scanning surface corresponding to the longitudinal section of the abdomen may be formed.
  • a three-dimensional image or two orthogonal cross sections may be displayed based on the three-dimensional measurement.
  • the measurement of the first length and the second length is performed based on an input of a user who visually observes an image, or is performed as an automatic image analysis.
  • a point (coordinate) for distance measurement can be specified by placing a marker on the screen and positioning the marker.
  • the reference site is preferably a tissue that is present at approximately the central position in the visceral fat-containing region (visceral fat area or abdominal cavity area), and particularly preferably the abdominal aorta (lower aorta). Since the abdominal aorta is a pulsating tissue and the blood flow part is displayed with low luminance, it is relatively easy to specify the abdominal aorta for image observation.
  • the outer edge of the visceral fat-containing region is basically the inner edge (inner membrane) of the muscle layer inside the subcutaneous fat layer, but it may be the inner edge of the subcutaneous fat layer or the like. In any case, a point on the boundary surface that can be used as a reference is specified.
  • the abdominal circumference is measured before or after the ultrasound diagnosis. Abdominal circumference is usually measured using a measure surrounding the abdomen. In that case, a belt with an automatic measurement function may be used, or a non-contact measurement method may be used. Since the abdominal girth has been measured from the past and is a standard examination item in a health check, there is no extra burden at the time of medical examination even if the abdominal girth is used.
  • an index value representing the visceral fat mass that is, an index value that is correlated with the visceral fat mass is calculated.
  • the index value may be a value representing the visceral fat amount itself existing on the two-dimensional plane or in the three-dimensional space, or may be a value indicating the magnitude of the visceral fat amount.
  • the entire abdomen (cross-sectional shape) is approximated by an ellipse.
  • the abdominal circumference is used as the circumference of the ellipse.
  • the minor axis length of the ellipse is the first length.
  • the abdominal cross section has an approximately oval shape.
  • the reference region is set approximately at the center in the abdominal section.
  • the visceral fat-containing region (its cross-sectional shape) is also approximated by an ellipse.
  • an ellipse representing the outer shape of the visceral fat-containing region is defined as an ellipsoidal similarity that approximates the entire abdomen.
  • the ellipse defining the partial area is defined as a similar shape based on the ellipse defining the entire area.
  • the ratio of the first length to the second length is utilized. As long as the ratio can be used as a result, the length from the body surface to the outer edge of the visceral fat region and the length from the outer edge of the visceral fat region to the reference site may be measured. This is also nothing but the measurement of the first length and the second length.
  • the visceral fat-containing region there is a possibility that even organs and other tissues (tissue other than visceral fat) existing in the region (that is, the abdominal cavity) are evaluated as visceral fat. Therefore, it is desirable to apply correction conditions so that such non-measuring tissues are excluded. For example, the elliptical area may be multiplied by a coefficient smaller than 1.0. In addition, it is desirable to apply the correction condition so that the back side tissue such as the spine is excluded. For example, only a certain range in 360 degrees may be recognized as a range in which visceral fat may exist.
  • the index value as the area value may be output as it is, or the area value is calculated at each position of the living body, the volume value is obtained as a sum of them, and it is output as the index value. It may be.
  • Various methods are conceivable as the method of area calculation and volume calculation.
  • the calculation unit uses a ratio between the first length and the second length based on a total area of the abdomen estimated on the basis of the abdominal circumference length and the first length.
  • a partial area corresponding to fat is estimated, and the index value is calculated based on the partial area corresponding to the visceral fat.
  • the abdominal circumference, the first length, and the second length are basically measured values.
  • the area of the approximate shape (total area) of the entire abdomen can be calculated from the former two, and the approximate figure area (partial area) of the visceral fat-containing region can be calculated from the total area and the above ratio.
  • the total area of the abdomen is obtained by calculating the ellipse area from the minor axis radius of the ellipse and the circumference of the ellipse, giving the first length as the minor axis radius of the ellipse, and the circumference of the ellipse
  • the partial area corresponding to the visceral fat is obtained by multiplying the total area by the square of the ratio of the first length and the second length. Is obtained by further applying a predetermined correction condition to the similar elliptical area obtained by the above.
  • Each cross section of the abdomen and visceral fat-containing region can be approximated by an ellipse, and it is possible to define an ellipse that approximates the visceral fat-containing region as a similar shape of the cross-section that approximated the abdomen. And reasonable.
  • the predetermined correction condition includes a first correction condition that excludes a portion on the back side from the reference portion from the similar ellipse area, and a portion corresponding to an organ from the similar ellipse area.
  • This is the second correction condition to be performed.
  • the back side portion is, for example, a portion where a spine or the like exists.
  • the part corresponding to the organ may be regarded as a constant value. Alternatively, it may be considered that organ-corresponding portions are present at a constant ratio in the visceral fat-containing region (region assumed as an ellipse).
  • the calculation unit calculates the index value using a partial area corresponding to the visceral fat and one or a plurality of personal parameter values for the subject.
  • the one or more personal parameter values include at least one of gender, age, height, and weight.
  • BMI Body Mass Index
  • gender and nationality place of birth or country of origin
  • the coefficients but also the function itself may be switched. For example, it is possible to prepare separate calculation formulas for men and women.
  • the reference portion is an abdominal aorta existing in the abdomen, and the measurement path is set in a direction orthogonal to the aorta.
  • the measurement unit is configured to specify a position of the reference portion and an outer edge position of the visceral fat region on the ultrasonic image, and a position of the reference portion and an outer edge position of the visceral fat-containing region.
  • a means for measuring the first length and the second length is usually known in the ultrasonic diagnostic apparatus.
  • the means for specifying the position includes means for aligning the first marker with the reference region and aligning the second marker with the outer edge of the visceral fat-containing region on the ultrasound image. Using these markers, distance measurement is performed on the ultrasound image.
  • An information processing apparatus is an information processing apparatus that processes an abdominal tomographic image formed by transmitting and receiving an ultrasonic wave by contacting a transducer on an abdomen surface of a subject.
  • a measurement unit that performs measurement on an abdominal tomographic image, wherein a measurement path that connects a reference region that exists in a visceral fat-containing region in the abdomen and a contact region of the transducer is connected to the reference region from the reference region.
  • a measuring unit for measuring a first length to the abdominal surface and a second length from the reference site to the outer edge of the visceral fat-containing region; and an input unit for receiving information representing the abdominal circumference of the subject And an arithmetic unit that calculates an index value representing visceral fat mass based on at least the abdominal circumference, the first length, and the second length.
  • the information processing apparatus is configured as an apparatus that processes ultrasonic image data, and is, for example, a personal computer.
  • the input unit further accepts information representing one or more personal parameter values for the subject, and the calculation means further includes the indicator based on the one or more personal parameter values. Calculate the value.
  • the input of the personal parameter value can be performed by manual input, network transmission, reading of a patient card, or the like.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an ultrasonic diagnostic system according to the present invention. It is a block diagram for demonstrating the calculation of an index value. It is a figure which shows the relationship between the measured value about visceral fat, and an estimated value.
  • FIG. 1 schematically shows a cross section of the abdomen in a living body. Specifically, FIG. 1 shows a situation when measuring an index value representing visceral fat mass.
  • the X direction is the backbone direction
  • the Z direction is the thickness direction of the living body
  • the Y direction is the left-right direction.
  • the cross section shown in FIG. 1 is a cross section when the head side is viewed from the foot side.
  • the living body 10 is the abdomen, the lower side is the back, and the upper side is the abdomen surface 12.
  • the living body 10 is placed on its back on a bed.
  • a subcutaneous fat layer 14 exists inside the living body 10.
  • the subcutaneous fat layer 14 is a layer including skin.
  • the muscle layer 16 exists inside thereof, and the visceral fat-containing region 20 exists inside thereof.
  • the visceral fat-containing region 20 is originally a three-dimensional region, but is shown as a two-dimensional region extending on the YZ plane in FIG. It encompasses multiple organs. In the visceral fat-containing region 20, visceral fat is present in gaps other than organs and bones.
  • reference numeral 18 represents a lumbar spine
  • reference numeral 24 represents an organ.
  • An abdominal aorta (lower aorta) 22 exists in the abdomen 10, particularly in the visceral fat-containing region 20. Since it is a thick artery, the observer can easily see the pulsation of the abdominal aorta on the ultrasound image.
  • the abdominal aorta 22 is located substantially at the center on the cross section of the abdomen 10, and in this embodiment, it is used as a reference tissue or a reference part.
  • the outer edge of the visceral fat-containing region 20 is the inner surface of the muscle layer 16, which is indicated by reference numeral 16A.
  • the probe 36 When measuring the index value, the probe 36 is brought into contact with the abdominal surface 12. Specifically, the position 40 is shifted from the umbilic position 38 to the left hand side of the subject by a predetermined distance (for example, 2-3 cm), that is, the position avoiding the umbilicus having an air layer and the abdominal aorta 22. The probe 36 is brought into contact with the position 40 directly above in a vertical posture. An electronic scanning of the ultrasonic beam is executed by the probe 36, whereby a two-dimensional scanning surface 42 is formed. In the example shown in the figure, the scanning plane 42 forms a YZ plane, that is, corresponds to a cross section. As will be described later, it is also possible to bring the probe 36 into contact so that the scanning surface has a longitudinal section.
  • a predetermined distance for example, 2-3 cm
  • the contact position and the contact posture of the probe 36 are adjusted so that the central axis of the scanning plane 42 just crosses the center of the abdominal aorta 22 vertically.
  • the adjustment is usually performed manually while observing a tomographic image. If the probe 36 is pushed too far, the distance measurement value will fluctuate. Therefore, as long as the wave transmitting / receiving surface of the probe 36 is in close contact with the body surface, the probe 36 is in contact with the body surface with an appropriate contact pressure.
  • FIG. 2 shows the positional relationship between the abdomen 10 and the tomographic image 44.
  • a tissue on the scanning plane appears in the tomographic image 44. Tissue that exists outside the scan plane is not imaged.
  • ultrasonic measurement particularly ultrasonic measurement by one probe contact, it is almost difficult to image the entire abdomen 10. The same is true even if the probe contact is performed a plurality of times.
  • the abdominal circumference is separately measured, and the abdominal circumference is also used for calculating the index value. That is, information indicating the size or spread of the entire abdomen (information difficult to obtain by ultrasonic diagnosis) is actively used.
  • the first length a and the second length is measured.
  • each point is designated by the user by making a marker appear on the screen and designating its position.
  • Reference numeral 46 indicates the central level of the abdominal aorta
  • reference numeral 48 indicates the abdominal surface level
  • reference numeral 50 indicates the muscle layer inner surface level as a boundary surface.
  • the first length a is the distance from the abdominal surface level 48 to the abdominal aorta center level 46
  • the second length a1 is the distance from the muscle layer inner surface level 50 to the abdominal aorta center level 46.
  • the measurement reference positions of the first length a and the second length a1 may be set on the rear wall of the abdominal aorta in addition to the abdominal aorta central level 46.
  • the reflected echo from the rear wall is strong and the tomographic image is displayed with high brightness, so that it can be easily set on the image compared to the center position.
  • the first length a and the second length a1 are increased by the radius of the abdominal aorta, but the influence on the calculation of the visceral fat area is small.
  • the measurement path corresponds to the scanning plane center line, but the measurement path may be inclined with respect to the scanning plane center line.
  • Various measurement techniques can be applied as long as the first length a and the second length a1 can be accurately measured.
  • an image may be formed by positioning the probe 36 so that the scanning surface 42 has a longitudinal section.
  • the distance from the abdominal surface level 48A to the abdominal aorta center level 46A can be measured as the first length a, and the second length a1 from the muscle layer inner surface level 50A to the abdominal aorta center level 46A. Can be measured.
  • FIG. 4 shows the calculation principle of the index value as a schematic diagram.
  • Reference numeral 46B indicates the center of the abdominal aorta
  • reference numeral 48B indicates a contact point on the body surface.
  • a point on the measurement path connecting them and on the inner surface of the muscle layer is indicated by reference numeral 50B.
  • An ellipse 52 is a figure that approximates the outer shape of the abdominal section. From an anatomical point of view and as a rule of thumb, such approximations have a certain validity. It is assumed that the minor axis length of the ellipse 52 is the first length a.
  • the ellipse 52 may deviate from the actual abdominal outline 54, even if there is a slight deviation, the measurement accuracy is greatly affected by the application of correction conditions described later or the application of calculation formulas that take various parameter values into consideration. There is nothing.
  • the abdominal circumference is measured at a site crossing the navel using a measure or the like. It is also possible to measure the abdominal girth length passing through another part and to substitute it in the calculation formula as it is or after correcting it.
  • the abdominal circumference can be regarded as the ellipse circumference c.
  • the area of the ellipse (the entire abdomen area) S0 is expressed by the following equation (1), and the ellipse circumference c is: It can be expressed approximately as equation (2) (other approximations can also be used).
  • FIG. 5 conceptually shows the measurement of the waist circumference.
  • the outer peripheral length of the abdomen 10 is measured by a measure 62 such as a tape measure provided with a scale. It is also possible to apply automatic measurement instead of manual measurement.
  • the measurement of the abdominal circumference can be performed before or after the ultrasound diagnosis. Of course, the abdominal circumference may be measured simultaneously with the ultrasonic diagnosis.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic diagnostic system according to this embodiment.
  • the ultrasonic diagnostic system is configured by an ultrasonic diagnostic apparatus.
  • the image processing and index value calculation executed by the ultrasonic diagnostic apparatus can be executed by a computer.
  • the ultrasonic diagnostic system shown in FIG. 6 is roughly composed of a main body 66 and a probe 36.
  • the main body 66 is a main body portion of the ultrasonic diagnostic apparatus, and the probe 36 is connected to the main body 66 via a cable.
  • the probe 36 is used in contact with the body surface.
  • the probe 36 includes an array transducer including a plurality of vibration elements.
  • the array transducer is a 1D array transducer.
  • An electron beam B is formed by the array transducer, and the scanning surface 69 is configured by scanning the electron beam B in the electronic scanning direction ⁇ .
  • r has shown the depth direction.
  • an electronic scanning method an electronic linear scanning method (including an electronic convex scanning method), an electronic sector scanning method, and the like are known.
  • a so-called 3D probe may be used as the probe 36.
  • the transmission / reception unit 68 functions as a transmission beam former and a reception beam former.
  • the transmission / reception unit 68 supplies a plurality of transmission signals to the probe 36 in parallel.
  • a transmission beam is formed at the probe 36.
  • the reflected wave from the living body is received by the array transducer, and a plurality of reception signals are output from the array transducer to the transmission / reception unit 68.
  • a phasing addition process is executed on a plurality of reception signals, thereby electronically forming a reception beam.
  • the reception signal after the phasing addition that is, the beam data obtained as a result is output to the signal processing unit 70.
  • the signal processing unit 70 has a known circuit such as a detection circuit or a logarithmic conversion circuit, and executes predetermined signal processing on the beam data.
  • the beam data after the signal processing is output to the image forming unit 72.
  • the image forming unit 72 includes a digital scan converter (DSC), which forms a B-mode tomographic image based on a plurality of beam data.
  • DSC digital scan converter
  • the image data is sent to the display unit 76 via the display processing unit 74, and the tomographic image is displayed on the screen in the display unit 76.
  • the measurement unit 78 is a module that performs distance measurement based on user-specified coordinates on the tomographic image.
  • the first length a between the contact point on the body surface and the center of the abdominal aorta and the point corresponding to the inner surface of the muscle layer on the measurement path connecting these two points to the center of the abdominal aorta The second length a1 is measured.
  • a plurality of markers may be displayed simultaneously on the screen. Or you may make it designate a coordinate sequentially using a single marker.
  • Such measurement is executed after the contact position and contact posture of the probe 36 are appropriately adjusted while viewing the tomographic screen.
  • the measurement result obtained by the measurement unit 78 is sent to the display processing unit 74 as necessary.
  • the index value calculation unit 80 is based on the first length a and the second length a1 measured by the measurement unit 78 and the abdominal girth length c passed from the control unit 84, and a plurality of individuals described later.
  • This module calculates an index value based on a parameter value.
  • the coefficient group stored in the coefficient table 82 is referred to, that is, the index value is calculated using a plurality of coefficient values.
  • An index value as a calculation result that is, a value representing the visceral fat mass is sent to the display processing unit 74, and the index value is displayed as a numerical value or the like on the display unit.
  • various parameter values used in the process of calculating the index value may be simultaneously displayed on the screen. The calculation of the index value and the coefficient group will be described later.
  • the control unit 84 performs operation control of each component shown in FIG.
  • An input unit 86 is connected to the control unit 84.
  • the input unit 86 is composed of a keyboard, a trackball, and the like.
  • the input unit 86 may be an input port that receives information from the network, and the input unit 86 may be a card reader or the like.
  • the coordinates of the marker are designated by the user using the input unit 86.
  • the abdominal circumference c measured separately using the input unit 84 is input.
  • a plurality of personal parameter values are input using the input unit 86 as the subject information. Such information may be input via a backbone network in a medical institution.
  • FIG. 7 shows a conceptual diagram of the operation of the index value calculation unit 80.
  • the index value calculation unit 80 there are calculation formulas (functions) for calculating the index value, and the numerical values given to the items of the calculation formula are shown in FIG.
  • measurement values a and a1 that are measurement results are input to the index value calculation unit 80.
  • various numerical values such as height, weight, BMI, age, abdominal circumference c, and the like, which are individual parameter values, are input to the index value calculation unit 80.
  • the abdominal circumference c is used as a correction parameter value in addition to the calculation of the entire area.
  • the index value calculation unit 80 is provided with a plurality of coefficient values [k1, k2,..., Kn] 92 from the coefficient table described above. Based on the numerical value set given as described above, the index value calculation unit 80 assigns them to a predetermined calculation formula, and calculates an index value 98 representing the visceral fat mass as the calculation result.
  • the index value calculation unit 80 may prepare a calculation formula for each age or nationality. In that case, for example, an appropriate calculation formula is selected as indicated by reference numeral 94 according to the country (region), sex, etc. as indicated by reference numeral 96, and the index value calculation unit 80 selects the selected calculation. It is desirable that the index value is calculated using an expression.
  • the personal parameter value referred to in this case has a correlation with the visceral fat mass, and is preferably a general personal parameter value measured in a normal health examination or the like.
  • height, weight, BMI, and age are considered in addition to the above three actual measurement values.
  • the corrected visceral fat amount (area) S3 is calculated as follows. In the following, height, weight, BMI, and age are numerical values.
  • S3 k1 * height + k2 * weight + k3 * BMI + K4 * abdominal circumference c + k5 * age + k6 * S2 (7)
  • S2 is calculated
  • the abdominal girth c is used in the calculation of S2 and is reused as a correction parameter value. Since MBI is obtained from height and weight, as a result, height and weight are used twice as correction parameter values.
  • k1 to k6 are coefficients (weighting coefficients).
  • k1 1.04625
  • k2 ⁇ 0.66080
  • k3 6.42130
  • k4 0.09900
  • k5 1.17187
  • k6 0.47235. Note that the value of k4 is small, and it can be pointed out that re-consideration of the abdominal circumference c is not necessarily required. In any case, the above calculation formulas and coefficients are merely examples.
  • FIG. 8 shows the correlation between the measured values of visceral fat mass for the male sample population and the estimated visceral fat mass S3 obtained using the calculation formula (7) for the same sample population. ing.
  • the actual measurement value is obtained from the X-ray CT image.
  • the horizontal axis indicates actual measurement values, and the vertical axis indicates estimated values.
  • a fairly good correlation is recognized between the two, and a correlation coefficient of 0.8766 is obtained. That is, a considerably high estimation accuracy has been confirmed.
  • a numerical value indicating the visceral fat amount can be easily obtained.
  • the burden on the examinee and the examiner is reduced, and the examination time can be shortened.
  • the estimation accuracy of visceral fat mass can be improved.
  • the estimation accuracy of visceral fat mass can be further increased, and conversely, a decrease in estimation accuracy due to individual differences can be prevented.

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Description

[規則37.2に基づきISAが決定した発明の名称]　超音波診断システムおよび情報処理装置
　本発明は超音波診断システムに関し、特に、内臓脂肪（Visceral Fat）を計測するための超音波診断システムに関する。
医療の分野において超音波診断システムが活用されている。超音波診断システムは、一般に、超音波診断装置により構成され、あるいは、超音波診断装置とコンピュータとを組み合わせたものとして構成される。超音波診断装置は、生体に対して超音波を送波し生体内からの反射波を受波する超音波探触子（プローブ）と、超音波探触子からの受信信号に基づいて画像形成及び計測を行う装置本体と、により構成される。超音波診断によれば、Ｘ線診断において生じる被ばくという問題を回避でき、またＸ線診断で必要となる大掛かりな機構が不要である。そのような利便性から、メタボリックシンドローム（Metabolic Syndrome）すなわち内臓脂肪型肥満の健診に超音波診断を利用することが望まれている。
　現在、メタボリックシンドロームの健診では、一般に、腹囲長の計測が行われている。腹囲長と内臓脂肪量との間には一定の相関が認められるためである。しかし、腹囲長は皮下脂肪（筋肉を含む）を含んだ長さ情報でしかなく、腹腔内における内臓脂肪の量あるいはそれが存在する可能性がある範囲の大きさを直接的に表すものではない。腹部に微弱電流を流し、その電気抵抗から内臓脂肪量を推定する手法も提案されているが、そのような手法の実現には大掛かりな装置が必要となるし、そのような手法は腹部内の構造を十分考慮できるものではない。Ｘ線ＣＴ装置を利用して内臓脂肪量を計測する手法によれば、高精度での計測を実現できるが、そのためには非常に大掛かりなシステムを構築する必要があり、規模やコストの面で問題があり、特に、被ばくという面での問題を指摘できる。
　メタボリックシンドロームの健診においては、特に、その集団検診においては、簡易かつ速やかに、しかも信頼性良く、内臓脂肪量を表す情報を計測することが要請されるが、上記従来技術では必ずしもそのような要請を十分に満たすことができない。
特開２０１１－１０１６７９号公報 特開２０１１－１０１６８０号公報
特許文献１，２には超音波診断を用いて内臓脂肪量を計測するシステムが開示されている。そのシステムでは、腹部表面上の３箇所にプローブを当接することにより、内臓脂肪エリア内の基準部位から当該エリアの外縁上における３つの地点までの３つの距離が演算され、３つの距離から内臓脂肪エリアの面積が推定されている。よって、このシステムを利用すれば、被ばくのおそれなく、しかも比較的簡単に内臓脂肪量を表す指標値を求めることが可能である。しかし、３箇所にプローブを順次当接する操作が必要であり、計測に時間がかかってしまうという問題がある。３箇所の内で左側及び右側の２箇所においてはプローブを傾斜させる必要があり、場合によってはプローブの姿勢の維持が難しいという問題がある。また、３箇所の相互間距離が体形によらず一定となっているので、体形によって、基準部位と３箇所の幾何学的関係（特に角度関係）が変動してしまうという問題がある。
　本発明の目的は、内臓脂肪量を表す情報を簡易に且つ精度良く計測することにある。あるいは、本発明の目的は、体形によらずに内臓脂肪量を表す情報を精度良く計測することにある。あるいは、本発明の目的は、メタボリックシンドロームの健診において従来から一般的に計られている腹囲長と、超音波画像の計測結果と、を利用して、内臓脂肪量を表す情報を簡易に且つ精度良く計測することにある。
　(1)本発明に係る超音波診断システムは、被検者の腹部表面に当接され、超音波の送受波を行う送受波器と、前記超音波の送受波により得られた受信信号に基づいて、前記腹部内を表す超音波画像を形成する画像形成部と、前記超音波画像に対して計測を行う計測部であって、前記腹部内における内臓脂肪含有領域内に存在する基準部位と前記送受波器の当接部位とを結ぶ計測経路上において、前記基準部位から前記腹部表面までの第１の長さと、前記基準部位から前記内臓脂肪含有領域の外縁までの第２の長さと、を計測する計測部と、少なくとも腹囲長、前記第１の長さ及び前記第２の長さに基づいて、内臓脂肪量を表す指標値を演算する演算部と、を含む。
　上記構成によれば、基本的に、腹部表面上の一箇所に送受波器が当接され、その状態で超音波が送受波される。これにより超音波画像が形成される。その場合、超音波画像として断層画像が形成されるのが望ましいが、第１の長さ及び第２の長さの計測を行える限りにおいて他の画像が形成されてもよい。断層画像を形成するに当たり、腹部の横断面に対応するビーム走査面が形成されてもよいし、腹部の縦断面に対応するビーム走査面が形成されてもよい。あるいは、三次元計測に基づいて三次元画像や直交二断面が表示されてもよい。第１の長さ及び第２の長さの計測は、画像を目視観察したユーザーの入力に基づいて行われ、あるいは、自動的な画像解析として行われる。前者の場合、画面上にマーカーを登場させ、マーカーの位置決めを行うことより、距離計測用の点（座標）を指定可能である。基準部位は、内臓脂肪含有領域（内臓脂肪エリア又は腹腔エリア）内のおよそ中心位置に存在する組織であるのが望ましく、特に腹部大動脈（下大動脈）であるのが望ましい。腹部大動脈は拍動している組織であり、また血流部が低輝度で表示されるから、画像観察上、腹部大動脈を特定するのは比較的容易である。内臓脂肪含有領域の外縁は、基本的に皮下脂肪層の内側にある筋肉層の内縁（内膜）であるが、それが皮下脂肪層の内縁その他であってもよい。いずれにしても基準として利用可能な境界面上の点が特定される。超音波診断の前後に又はそれと同時に腹囲長が計測される。腹囲長は、通常、腹部を取り囲むメジャーを用いて計測される。その場合、自動計測機能がついたベルトを用いてもよいし、非接触計測法が利用されてもよい。腹囲長は従前から計測されており、健康診断における標準的な検査項目であるから、腹囲長を利用しても検診時に格別の追加負担は生じない。上記手法によれば、超音波計測では観測困難な腹部全体面積に直接関わる情報を利用できるから、内臓脂肪量の推定精度を高められる。そのような腹囲長と、第１の長さと、第２の長さと、に基づいて、内臓脂肪量を表す指標値、つまり内臓脂肪量に対して相関性が認められる指標値、が演算される。指標値は二次元平面上に存在する又は三次元空間に存在する内臓脂肪量それ自体を表す値であってもよいし、内臓脂肪量の大小程度を示す値であってもよい。
　後述する実施形態では、腹部全体（の断面形状）が楕円で近似される。その楕円の周囲長として腹囲長が利用される。楕円の短軸長が第１の長さであると仮定される。実際、腹部断面はおよそ楕円形を有する。短軸長としての第１の長さを定義するために、腹部断面におけるおよそ中央部に基準部位が設定されるのが望ましい。望ましくは、内臓脂肪含有領域（の断面形状）も楕円で近似される。詳しくは、腹部全体を近似した楕円の相似形として、内臓脂肪含有領域の外形を表す楕円が定義される。これにより、全体面積を定義する楕円に基づき、部分面積を定義する楕円が相似形として定義される。前者に基づき後者を定義するために、望ましくは、第１の長さと第２の長さの比が利用される。結果として比を利用できればよいので、体表面から内臓脂肪領域の外縁までの長さと、内臓脂肪領域の外縁から基準部位までの長さと、が計測されてもよい。それも実質的に見て第１の長さと第２の長さの計測に他ならない。
　内臓脂肪含有領域の楕円近似によると、当該領域（つまり腹腔）内に存在する臓器その他の組織（内臓脂肪以外の組織）までが内臓脂肪として評価されてしまう可能性がある。そこで、そのような計測対象外組織が除外されるように修正条件を適用するのが望ましい。例えば、楕円面積に対して１．０よりも小さい係数を乗算するようにしてもよい。また、背骨等の背面側組織が除外されるように修正条件を適用するのが望ましい。例えば、３６０度中の一定範囲だけを内臓脂肪が存在する可能性がある範囲として認定してもよい。なお、計測経路が腹部断面の中心から左右方向にずれていても、あるいは、基準部位が腹部断面の中心から上下方向にずれていても、修正条件等の適用により、誤差を低減できるならば、そのようなずれは問題とならない。
　なお、面積値としての指標値をそのまま出力するようにしてもよいし、生体の各位置においてそのような面積値を演算してそれらの総和として体積値を求め、それを指標値として出力するようにしてもよい。面積演算及び体積演算の手法としては各種の手法が考えられる。
　望ましくは、前記演算部は、前記腹囲長及び前記第１の長さに基づいて推定される腹部の全体面積から、前記第１の長さと前記第２の長さの比率を利用して、内臓脂肪に対応する部分面積を推定し、前記内臓脂肪に対応する部分面積に基づいて前記指標値を演算する。腹囲長、第１の長さ及び第２の長さは基本的に実測値である。前二者から腹部全体の近似形状の面積（全体面積）を演算可能であり、その全体面積と上記比率から、内臓脂肪含有領域の近似図形の面積（部分面積）を演算可能である。
　望ましくは、前記腹部の全体面積は、楕円の短軸半径及び楕円の周囲長から楕円面積を求める計算式において、前記楕円の短軸半径として前記第１の長さを与え且つ前記楕円の周囲長として前記腹囲長を与えることにより求められるものであり、前記内臓脂肪に対応する部分面積は、前記全体面積に対して前記第１の長さと前記第２の長さの比率の二乗を乗算することにより求められる相似楕円面積に対して、更に所定の修正条件を適用することにより求められるものである。腹部及び内臓脂肪含有領域の各断面は楕円によって近似することが可能でありかつ妥当であり、特に、腹部を近似した断面の相似形として、内臓脂肪含有領域を近似した楕円を定義することが可能でありかつ妥当である。
　望ましくは、前記所定の修正条件は、前記相似楕円面積から前記基準部位よりも奥側の部分が除外されるようにする第１修正条件、及び、前記相似楕円面積から臓器に相当する部分が除外されるようにする第２修正条件である。奥側の部分は例えば背骨等が存在する部分である。臓器相当部分が一定値であるとみなしてもよい。あるいは、内臓脂肪含有領域（楕円として仮定した領域）内に臓器相当部分が一定比率で存在するとみなしてもよい。
　望ましくは、前記演算部は、前記内臓脂肪に対応する部分面積と、前記被検体についての１又は複数の個人パラメータ値と、を利用して前記指標値を演算する。被検者ごとに演算結果つまり指標値の精度をより高めるために、個人パラメータ値による補正を適用するのが望ましい。その場合、内臓脂肪量との相関性の高いパラメータ値を利用するのが望ましい。望ましくは、前記１又は複数の個人パラメータ値には、性別、年齢、身長及び体重の内の少なくとも１つが含まれる。例えば、一般的な健診項目であるＢＭＩ（Body Mass Index）が含まれてもよく、それは体重と身長から演算可能なものである。上記の他、性別、国籍（出身地又は出身国）が考慮されてもよい。個人パラメータ値に応じて係数のみならず関数それ自体が切り換えられてもよい。例えば、男性と女性とで別々の計算式を用意しておくことも可能である。
　望ましくは、前記基準部位は前記腹部内に存在する腹部大動脈であり、前記計測経路は前記大動脈に対して直交する方向に設定される。望ましくは、前記計測部は、前記超音波画像上において前記基準部位の位置及び前記内臓脂肪領域の外縁の位置を特定する手段と、前記基準部位の位置及び前記内臓脂肪含有領域の外縁の位置に基づいて、前記第１の長さ及び前記第２の長さを計測する手段と、を含む。体表面位置の入力を行ってもよいが、通常、超音波診断装置においてはその位置は既知である。望ましくは、前記位置を特定する手段は、前記超音波画像上において前記基準部位に第１マーカーを合わせ且つ前記内臓脂肪含有領域の外縁に第２マーカーを合わせるための手段を含む。それらのマーカーを利用して超音波画像上で距離計測が実行される。
 (2)本発明に係る情報処理装置は、被検者の腹部表面に送受波器を当接して超音波の送受波を行うことにより形成される腹部断層画像を処理する情報処理装置において、前記腹部断層画像上において計測を行う計測部であって、前記腹部内における内臓脂肪含有領域内に存在する基準部位と前記送受波器の当接部位とを結ぶ計測経路上において、前記基準部位から前記腹部表面までの第１の長さと、前記基準部位から前記内臓脂肪含有領域の外縁までの第２の長さと、を計測する計測部と、前記被検者の腹囲長を表す情報を受け入れる入力部と、少なくとも前記腹囲長、前記第１の長さ及び前記第２の長さに基づいて、内臓脂肪量を表す指標値を演算する演算部と、を含む。情報処理装置は、超音波画像データを処理する装置として構成され、それは例えばパーソナルコンピュータである。
　望ましくは、前記入力部は、更に、前記被検者についての１又は複数の個人パラメータ値を表す情報を受け入れ、前記演算手段は、更に、前記１又は複数の個人パラメータ値に基づいて、前記指標値を演算する。個人パラメータ値の入力は、マニュアル入力、ネットワーク伝送、患者カードの読み取り、その他により実行可能である。
腹部へのプローブの当接状態を示す断面図である。 腹部断面と断層画像の関係を示す図である。 プローブの他の当接例を示す図である。 楕円近似モデルを説明するための模式図である。 メジャーによる腹囲長の計測を説明するための図である。 本発明に係る超音波診断システムの構成例を示すブロック図である。 指標値の演算を説明するためのブロック図である。 内臓脂肪についての実測値と推定値との関係を示す図である。
　以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
　図１には、生体における腹部の横断面が模式的に示されている。詳しくは、図１には、内臓脂肪量を表す指標値を計測する際の状況が示されている。ちなみに、Ｘ方向を背骨方向として、Ｚ方向は生体の厚み方向であり、Ｙ方向は左右方向である。図１に示されている断面は、足側から頭部側を見た場合の断面である。
　図１において、生体１０は腹部であり、その下側が背中であり、その上側が腹部表面１２である。例えば、生体１０はベッド上に仰向けで載せられている。生体１０の内部には皮下脂肪層１４が存在する。この皮下脂肪層１４は皮膚を含む層である。その内側には筋肉層１６が存在し、さらにその内側には内臓脂肪含有領域２０が存在する。内臓脂肪含有領域２０は、本来三次元領域であるが、図１においてはＹＺ面上に広がる二次元領域として示されている。それは複数の臓器を包含している。内臓脂肪含有領域２０内においては、臓器や骨以外の隙間に内臓脂肪が存在している。
　図１において符号１８は腰椎を表しており、符号２４は臓器を表している。腹部１０内には、特に内臓脂肪含有領域２０内には、腹部大動脈（下大動脈）２２が存在する。それは太い動脈であるので、観察者は超音波画像上において腹部大動脈の拍動を容易に視認することができる。腹部大動脈２２は、腹部１０の断面上ほぼ中心に位置し、本実施形態では、それが基準組織あるいは基準部位として利用される。内臓脂肪含有領域２０の外縁は筋肉層１６の内面であり、それが符号１６Ａで示されている。
　指標値を計測する場合、腹部表面１２上にプローブ３６が当接される。具体的には、臍の位置３８から、被検者の左手側に所定距離（例えば２－３cm）シフトした位置４０に、つまり、空気層を有する臍を避けた位置であって腹部大動脈２２の直上位置４０に、プローブ３６が垂直姿勢で当接される。プローブ３６により超音波ビームの電子走査が実行され、これにより二次元の走査面４２が形成される。図示の例では、走査面４２がＹＺ面を構成しており、つまり横断面に相当している。後述するように、走査面が縦断面となるようにプローブ３６を当接させることも可能である。図示の例では、走査面４２の中心軸が丁度、腹部大動脈２２の中心を垂直に横切るように、プローブ３６の当接位置及び当接姿勢が調整されている。その調整は通常、断層画像を観察しながらマニュアルで実行される。なお、プローブ３６を押し込み過ぎると、距離計測値が変動してしまうので、プローブ３６の送受波面が体表面上に密着する限りにおいて、適度な当接圧をもってプローブ３６が体表面上に当接される。
図２には腹部１０と断層画像４４との位置関係が示されている。断層画像４４内には走査面上の組織が現れる。走査面の外側に存在している組織は画像化されない。超音波計測、特に１回のプローブ当接による超音波計測において、腹部１０の全体を画像化することはおよそ困難である。複数回のプローブ当接を行うとしても同様である。本実施形態では腹囲長が別途計測されており、指標値の演算に当たっては、その腹囲長も利用される。つまり、腹部全体の大きさあるいは広がりを表す情報（超音波診断では得ることが困難な情報）が積極的に利用されている。
　画面表示された断層画像４４上において、腹部大動脈２２の中心と送受波中心点とを結ぶ中心線（計測経路）上において（図２における破線を参照）、第１の長さａと第２の長さａ１とが計測される。その場合、画面上にマーカーを登場させ、その位置を指定することにより、各地点がユーザー指定される。符号４６は腹部大動脈の中心レベルを示しており、符号４８は腹部表面レベルを示しており、符号５０は境界面としての筋肉層内面レベルを示している。第１の長さａは、腹部表面レベル４８から腹部大動脈中心レベル４６までの距離であり、第２の長さａ１は、筋肉層内面レベル５０から腹部大動脈中心レベル４６までの距離である。第１の長さａ及び第２の長さａ１の計測基準位置は、腹部大動脈中心レベル４６の他、腹部大動脈の後壁上に設定してもよい。後壁からの反射エコーは強く、断層画像でも輝度が大きく表示されるため、中心位置と比較して画像上で容易に設定することができる。この場合、第１長さａ及び第２の長さａ１は腹部大動脈の半径分だけ長くなるが、内臓脂肪の面積算出に及ぼす影響は小さい。また、腹部大動脈の他の部分（前壁等）を計測基準位置に設定するようにしてもよい。図示の例では、計測経路が走査面中心線に相当していたが、計測経路が走査面中心線に対して傾斜していてもよい。第１の長さａと第２の長さａ１とが的確に計測できる限りにおいて様々な計測手法を適用できる。
　例えば、図３に示すように、走査面４２が縦断面となるようにプローブ３６の位置決めを行って画像を形成するようにしてもよい。この場合にも、第１の長さａとして、腹部表面レベル４８Ａから腹部大動脈中心レベル４６Ａまでの距離を計測でき、第２の長さａ１として、筋肉層内面レベル５０Ａから腹部大動脈中心レベル４６Ａまでの距離を計測できる。いずれの場合も計測経路が腹部大動脈に対して直交するように、つまりそれが楕円近似における短軸に相当するように、プローブ３６の当接位置や当接姿勢が調整されるのが望ましい。
　図４には、指標値の演算原理が模式図として示されている。符号４６Ｂは腹部大動脈の中心を示し、符号４８Ｂは体表面上の当接点を示している。それらを結ぶ計測経路上且つ筋肉層内面上の点が符号５０Ｂで示されている。楕円５２は腹部断面の外形を近似した図形である。解剖学的な見地から見て、また経験則上、そのような近似には一定の妥当性が認められる。楕円５２の短軸長が第１の長さａであると仮定される。楕円５２が、実際の腹部外形５４からずれることもあるが、後述の修正条件の適用によりあるいは諸パラメータ値を考慮する計算式の適用により、多少のずれがあっても計測精度に大きな影響が及ぶことはない。超音波計測とは別にメジャー等を利用して臍を横切る部位における腹囲長が計測される。他の部位を通過する腹囲長を計測してそれをそのまま又は補正して計算式に代入することも可能である。
腹囲長は楕円周長ｃとみなせる。第１の長さａを短軸半径とし、ｂを長軸半径とした場合、楕円の面積（腹部全体面積）Ｓ０は以下の（１）式のように表され、楕円周長ｃは以下の（２）式のように近似的に表現できる（他の近似式を利用することも可能である）。
　　Ｓ０＝πａｂ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１）
　　ｃ＝π×（２（ａ２＋ｂ２））１／２－（ａ－ｂ）２／２．２　…（２）
　上記（２）式において、腹部は円に近い楕円なので、第２項を無視して、長軸半径ｂを、
　　（ｃ２／２π２－ａ２）１／２                           　…（３）
とおくと、全体面積Ｓ０は以下のように表される。
　　Ｓ０＝πａ（ｃ２／２π２－ａ２）１／２                   …（４）
　次に、腹腔つまり内臓脂肪含有領域の外形が上記楕円５２の相似形としての楕円５６であると仮定した場合（そのような仮定にも、解剖学的な見地から見て、また経験則上、一定の妥当性が認められる）、その楕円５６における短軸半径をａ１と定義でき、その面積Ｓ１は、以下のように、全体面積Ｓ０から、短軸半径ａと短軸半径ａ１の比を利用して、演算することが可能である。
　　Ｓ１＝（ａ１／ａ）２Ｓ０　　　　　　　　　　　　　　 …（５）
　もっとも、楕円５６の内で腹部大動脈の背面側には背骨が存在しており、その部分を除外しておく必要があるので、楕円５６の内で背面側１２０度の範囲（ライン５８とライン６０で挟まれる扇状範囲）を除外すると、残りの２４０度の範囲６１が、つまり全体の２／３が有効領域となる。また、楕円近似した内臓脂肪含有領域内には内臓脂肪以外の臓器その他が存在しているので、それを除外する必要がある。そこで、所定の数値α（例えば１０であり、それに代えてＳ１に所定係数を乗算した数値でもよい）を除外量とする。この２つの修正条件を踏まえると、内臓脂肪面積Ｓ２は以下のように演算される。
　　Ｓ２＝（ａ１／ａ）２Ｓ０×２／３－α　　　　　　　 　…（６）
　この計算は、腹部内における内臓脂肪が存在している有効面積を推定したものである。面積Ｓ２を指標値として利用することもできるし、面積Ｓ２に対して個人パラメータ値に基づく補正を適用した上でその結果値を指標値として利用することもできる。本実施形態の手法によれば、後に詳述するように、腹囲長ｃ、第１の長さａ及び第２の長さａ１というわずか３つの実測値を用いつつ、腹部及び内臓脂肪含有領域の楕円近似モデルにそれらの実測値を当て嵌め、更に必要な補正を施すことにより、実用的価値の高いつまり信頼性ある指標値を取得することが可能である。なお、上記の３つの実測値に加えて他の実測値を利用することも可能である。
　図５には、腹囲長の計測が概念的に示されている。目盛りが設けられた巻き尺のようなメジャー６２によって、腹部１０の外周囲長が計測される。マニュアル計測に代えて自動計測を適用することも可能である。腹囲長の計測は、超音波診断の前又は後に実行できる。もちろん、超音波診断と同時進行で腹囲長の計測を行うようにしてもよい。
　図６には、本実施形態に係る超音波診断システムの構成がブロック図として示されている。超音波診断システムは、本実施形態において、超音波診断装置により構成されている。ただし、超音波診断装置が実行する画像処理及び指標値演算をコンピュータにより実行させることも可能である。
　図６に示される超音波診断システムは、大別して、本体６６とプローブ３６とにより構成される。本体６６は超音波診断装置の本体部であり、それに対してケーブルを介してプローブ３６が接続される。プローブ３６は体表面上に当接して用いられるものである。プローブ３６は複数の振動素子からなるアレイ振動子を備えている。そのアレイ振動子は１Ｄアレイ振動子である。アレイ振動子により電子ビームＢが形成され、それを電子走査方向θへ走査することにより走査面６９が構成される。なお、ｒは深さ方向を示している。電子走査方式としては、電子リニア走査方式（電子コンベックス走査方式を含む）、電子セクタ走査方式、等が知られている。プローブ３６としていわゆる３Ｄプローブを利用してもよい。
　次に本体６６について説明する。送受信部６８は送信ビームフォーマー及び受信ビームフォーマーとして機能する。送信時において、送受信部６８はプローブ３６に対して複数の送信信号を並列的に供給する。これによりプローブ３６において送信ビームが形成される。受信時において、生体内からの反射波がアレイ振動子により受波され、アレイ振動子から複数の受信信号が送受信部６８へ出力される。送受信部６８においては複数の受信信号に対して整相加算処理を実行し、これによって電子的に受信ビームを構成する。これにより得られた整相加算後の受信信号すなわちビームデータが信号処理部７０へ出力される。
　信号処理部７０は検波回路、対数変換回路等の公知の回路を有し、ビームデータに対して所定の信号処理を実行する。信号処理後のビームデータが画像形成部７２に出力されている。画像形成部７２はデジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）により構成され、それは複数のビームデータに基づいてＢモード断層画像を形成する。その画像データは表示処理部７４を経由して表示部７６へ送られており、表示部７６においては断層画像が画面上に表示される。
　計測部７８は、断層画像上におけるユーザー指定された座標に基づき距離計測を実行するモジュールである。本実施形態においては、体表面上の当接点と腹部大動脈中心との間の第１の長さａと、それらの両点を結ぶ計測経路上における筋肉層内面に相当する点から腹部大動脈中心までの第２の長さａ１と、が計測されている。この場合において、画面上に同時に複数のマーカーを表示するようにしてもよい。あるいは単一のマーカーを用いて座標を順次指定するようにしてもよい。そのような計測は、断層画面を見ながらプローブ３６の当接位置及び当接姿勢が適切に調整された上で実行される。計測部７８による計測結果は、必要に応じて表示処理部７４に送られる。
　指標値演算部８０は、計測部７８によって計測された第１の長さａ及び第２の長さａ１と、制御部８４から渡される腹囲長ｃと、に基づいて、また後述する複数の個人パラメータ値に基づいて、指標値を演算するモジュールである。その場合においては、係数テーブル８２に格納された係数群が参照され、すなわち複数の係数値を利用しつつ指標値が演算される。演算結果である指標値すなわち内臓脂肪量を表す値は表示処理部７４に送られ、表示部７６において指標値が数値等として表示される。この場合において、指標値を演算する過程で用いられた各種パラメータ値等が画面上に同時表示されてもよい。指標値の演算及び係数群については後に説明する。
　制御部８４は図６に示される各構成の動作制御を行っている。制御部８４には入力部８６が接続されている。この入力部８６はキーボードやトラックボールなどで構成されるものである。入力部８６がネットワークから情報を受け入れる入力ポートであってもよく、また入力部８６がカードリーダー等であってもよい。本実施形態においては、入力部８６を用いて、マーカーの座標がユーザーにより指定される。また入力部８４を用いて別途計測された腹囲長ｃが入力される。更に、被検者情報として複数の個人パラメータ値が入力部８６を利用して入力される。それらの情報が医療機関における基幹ネットワークを介して入力されてもよい。
　図７には、指標値演算部８０の作用が概念図として示されている。指標値演算部８０内には、指標値を演算するための計算式（関数）が存在しており、その計算式の各項目に対して与える数値が図７に表されている。まず、指標値演算部８０に対しては計測結果である計測値ａ，ａ１が入力される。また、指標値演算部８０に対しては、個人パラメータ値である、身長、体重、ＢＭＩ、年齢、腹囲長ｃ、等の各種数値が入力される。本実施形態においては、後に説明するように、指標値の演算にあたって、腹囲長ｃが全体面積の演算の他、補正パラメータ値としても利用されている。指標値演算部８０に対しては上述した係数テーブルから複数の係数値[k1，k2，・・・，kn]９２が与えられる。指標値演算部８０は、以上のように与えられた数値セットに基づき、所定の計算式にそれらを代入した上で、その計算結果として内臓脂肪量を表す指標値９８を演算する。
　指標値演算部８０において、年齢毎に、あるいは国籍毎に計算式を用意しておくようにしもよい。その場合においては、例えば符号９６で示すように国（地域）や性別等に応じて、符号９４で示すように、適切な計算式を選択し、指標値演算部８０においては、選択された計算式を用いて指標値を演算するように構成するのが望ましい。
　次に、個人パラメータ値を考慮した指標値の演算について説明する。内臓脂肪量つまり指標値の推定精度をより高めるため、指標値の演算に際して、上述した腹囲長ｃ、第１の長さａ及び第２の長さａ１以外に、個人パラメータ値を考慮するのが望ましい。その場合に参照する個人パラメータ値は、内臓脂肪量との相関性があるものであって、通常の健康診断等で計測されている一般的な個人パラメータ値であるのが望ましい。本実施形態では、上記の３つの実測値以外に身長、体重、ＢＭＩ、年齢が考慮されている。具体的には、補正後の内臓脂肪量（面積）Ｓ３が以下のように演算されている。以下において、身長、体重、ＢＭＩ、年齢はそれぞれ数値である。
　　Ｓ３＝k1＊身長＋k2＊体重＋k3＊ＢＭＩ
　　　　　＋k4＊腹囲長ｃ＋k5＊年齢＋k6＊Ｓ２　　　　　　…（７）
　上記において、Ｓ２は上記（６）式から求められるものである。既に説明したように、腹囲長ｃがＳ２の計算において利用される他、補正パラメータ値として再利用されている。ＭＢＩは身長と体重から求められるものであるため、結果として身長と体重が補正パラメータ値として二重に利用されている。上記において、k1からk6は係数（重み係数）である。ある男性サンプル集団についての重回帰分析の結果から、k1＝1.04625、k2＝-0.66080、k3＝6.42130、k4＝0.09900、k5＝1.17187、k6＝0.47235が得られている。なお、k4の値は小さく、腹囲長ｃの再考慮は必ずしも必要でない可能性を指摘できる。いずれにしても上記計算式及び係数は例示に過ぎない。
　図８には、上記男性サンプル集団についての内臓脂肪量の実測値と、同じサンプル集団について上記計算式（７）を用いて求められた内臓脂肪量の推定値Ｓ３と、の相関関係が示されている。実測値はＸ線ＣＴ画像から求められたものである。横軸が実測値を示しており、縦軸が推定値を示している。この図に示されているように、両者間にはかなり良好な相関関係が認められ、相関係数として0.8766が得られている。すなわち、かなり高い推定精度が確認されている。性別、出身地等も考慮して計算式を構築するのが望ましい。あるいは、それらに応じて個別的な計算式を用意しておくのが望ましい。その場合、計算式の構成そのものを異ならせることや計算式中の係数セットを異ならせること等が考えられる。
　以上のように本実施形態によれば、簡便に内臓脂肪量を指標する数値を求めることができる。特に、プローブを体表面の一箇所に当接するだけでよいので被検者及び検査者の負担が少ないし、検査時間を短縮できる。また、距離計測という一次元計測の結果だけでなく、腹部全体の大きさを腹囲長として考慮できるので、内臓脂肪量の推定精度を高められる。上記構成では、複数の個人パラメータ値を更に考慮しているので、内臓脂肪量の推定精度をより高めることができ、逆に言えば、個体差による推定精度の低下を防止できる。
 

Claims (11)

  1. 　被検者の腹部表面に当接され、超音波の送受波を行う送受波器と、
    　前記超音波の送受波により得られた受信信号に基づいて、前記腹部内を表す超音波画像を形成する画像形成部と、
    　前記超音波画像に対して計測を行う計測部であって、前記腹部内における内臓脂肪含有領域内に存在する基準部位と前記送受波器の当接部位とを結ぶ計測経路上において、前記基準部位から前記腹部表面までの第１の長さと、前記基準部位から前記内臓脂肪含有領域の外縁までの第２の長さと、を計測する計測部と、
    　少なくとも腹囲長、前記第１の長さ及び前記第２の長さに基づいて、内臓脂肪量を表す指標値を演算する演算部と、
    　を含むことを特徴とする超音波診断システム。
  2. 　請求項１記載のシステムにおいて、
    　前記演算部は、前記腹囲長及び前記第１の長さに基づいて推定される腹部の全体面積から、前記第１の長さと前記第２の長さの比率を利用して、内臓脂肪に対応する部分面積を推定し、
    　前記内臓脂肪に対応する部分面積に基づいて前記指標値が演算される、
    ことを特徴とする超音波診断システム。
  3. 　請求項２記載のシステムにおいて、
    　前記腹部の全体面積は、楕円の短軸半径及び楕円の周囲長から楕円面積を求める計算式において、前記楕円の短軸半径に対して前記第１の長さを与え且つ前記楕円の周囲長に対して前記腹囲長を与えることにより求められるものであり、
    　前記内臓脂肪に対応する部分面積は、前記全体面積に対して前記第１の長さと前記第２の長さの比率の二乗を乗算することにより求められる相似楕円面積に対して、更に所定の修正条件を適用することにより求められるものである、
    　ことを特徴とする超音波診断システム。
  4. 　請求項３記載のシステムにおいて、
    　前記所定の修正条件は、前記相似楕円面積から前記基準部位よりも奥側の部分が除外されるようにする第１修正条件、及び、前記相似楕円面積から臓器に相当する部分が除外されるようにする第２修正条件である、
    　ことを特徴とする超音波診断システム。
  5. 　請求項２記載のシステムにおいて、
    　前記演算部は、前記内臓脂肪に対応する部分面積と、前記被検体についての１又は複数の個人パラメータ値と、を利用して前記指標値を演算する、
    　ことを特徴とする超音波診断システム。
  6. 　請求項５記載のシステムにおいて、
    　前記１又は複数の個人パラメータ値には、性別、年齢、身長及び体重の内の少なくとも１つが含まれる、
    ことを特徴とする超音波診断システム。
  7. 　請求項１記載のシステムにおいて、
    　前記基準部位は前記腹部内に存在する腹部大動脈であり、
    　前記計測経路は前記腹部大動脈に対して直交する方向に設定される、
    　ことを特徴とする超音波診断システム。
  8. 　請求項１記載のシステムにおいて、
    　前記計測部は、
    　前記超音波画像上において前記基準部位の位置及び前記内臓脂肪領域の外縁の位置を特定する手段と、
    　前記基準部位の位置及び前記内臓脂肪含有領域の外縁の位置に基づいて、前記第１の長さ及び前記第２の長さを計測する手段と、
    　を含むことを特徴とする超音波診断システム。
  9. 　請求項８記載のシステムにおいて、
    　前記位置を特定する手段は、前記超音波画像上において前記基準部位に第１マーカーを合わせ且つ前記内臓脂肪含有領域の外縁に第２マーカーを合わせるための手段を含む、
    ことを特徴とする超音波診断システム。
  10. 　被検者の腹部表面に送受波器を当接して超音波の送受波を行うことにより形成される腹部断層画像を処理する情報処理装置において、
    　前記腹部断層画像上において計測を行う計測部であって、前記腹部内における内臓脂肪含有領域内に存在する基準部位と前記送受波器の当接部位とを結ぶ計測経路上において、前記基準部位から前記腹部表面までの第１の長さと、前記基準部位から前記内臓脂肪含有領域の外縁までの第２の長さと、を計測する計測部と、
    　前記被検者の腹囲長を表す情報を受け入れる入力部と、
    　少なくとも前記腹囲長、前記第１の長さ及び前記第２の長さに基づいて、内臓脂肪量を表す指標値を演算する演算部と、
    　を含むことを特徴とする情報処理装置。
  11. 　請求項１０記載の装置において、
    　前記入力部は、更に、前記被検者についての１又は複数の個人パラメータ値を表す情報を受け入れ、
    　前記演算部は、更に、前記１又は複数の個人パラメータ値に基づいて、前記指標値を演算する、
    　ことを特徴とする情報処理装置。
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