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公開番号2024179339
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2023098099
出願日2023-06-14
発明の名称動脈血管の内皮機能検査装置
出願人株式会社ユネクス
代理人個人
主分類A61B 8/14 20060101AFI20241219BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】短軸画像内の筋肉組織の判断に熟練していないオペレータであっても、超音波プローブと動脈血管との間に容易に筋肉組織を位置させることができる動脈血管の内皮機能検査装置を提供する。
【解決手段】筋肉組織領域画像生成部94により、前記短軸画像内に表れる筋肉組織領域画像GKNを予め学習して記憶された学習済モデルLMを用いて、実際の短軸画像に表れた画像情報から前記実際の短軸画像内に前記筋肉組織KNを示す筋肉組織領域画像GKNが生成され、表示制御部92により、その筋肉組織領域画像GKNが表示制御部92により第1短軸画像表示領域G1及び第2短軸画像表示領域G2の短軸画像に重ねて表示される。これにより、筋肉組織KNが超音波プローブ24と動脈血管20との間に位置するように、容易に、超音波プローブ24の上腕16上の配置や上腕16のひねり位置を設定し得る。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
生体の表皮に超音波センサを接触させ表皮下からの超音波反射信号から表皮下に位置する動脈血管の断面を示す断面画像を生成し、前記断面画像に表れた前記動脈血管の血管径の変化を測定する動脈血管の内皮機能検査装置であって、
前記動脈血管の短軸画像を表示する短軸画像表示装置と、
前記短軸画像内に表れる筋肉組織の領域を予め学習して記憶された学習済モデルを用いて、実際の短軸画像に表れた画像情報から前記実際の短軸画像内に位置する筋肉組織を示す筋肉組織領域画像を生成する筋肉組織領域画像生成部と、
前記筋肉組織領域画像を前記短軸画像に重ねて前記画像表示装置に表示する表示制御部と、を備える
ことを特徴とする動脈血管の内皮機能検査装置。
続きを表示（約 710 文字）【請求項２】
前記学習済モデルは、所定の短軸画像を入力データとし、前記短軸画像内に熟練したオペレータが特定した筋肉組織の領域を出力データとしとする学習データを用いて、繰り返し教師あり学習を行なった機械学習モデルである
ことを特徴とする請求項１の動脈血管の内皮機能検査装置。
【請求項３】
前記機械学習モデルは、入力層のノードに前記入力データが入力され、前記短軸画像内に熟練したオペレータが特定した筋肉組織の領域を示すピクセルを出力データが出力層のノードに教示されることが繰り返されたときに、隣接する層に属するノード間の重み係数が逐次的に更新される深層学習が行なわれた多層のニューラルネットワークである
ことを特徴とする請求項２の動脈血管の内皮機能検査装置。
【請求項４】
前記多層ニューラルネットワークでは、前記所定の短軸画像を構成するピクセル毎の輝度情報が前記入力データとして入力層に入力され、出力層からは前記筋肉組織の領域であることを示すピクセルを示す出力データが出力される
ことを特徴とする請求項３の動脈血管の内皮機能検査装置。
【請求項５】
前記多層ニューラルネットワークの出力層から出力される出力データでは、短軸画像を構成するピクセル単位で画像認識が行われ、各ピクセルと隣接のピクセルの情報からそのピクセルが属する鑞域のテクスチャーが特徴づけられ、そのテクスチャーにより筋肉組織の領域に属するか、その他の組織に属するかの意味づけのある領域分割がピクセル毎に推定される
ことを特徴とする請求項２の動脈血管の内皮機能検査装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、動脈血管の断面を示す超音波画像に表れる動脈径の変化に基づいて前記動脈血管の内皮機能を検査するに際して、超音波プローブと動脈血管との間に筋肉組織を容易に介在させるように、超音波画像内に筋肉組織の領域を表示する動脈血管の内皮機能検査装置に関するものである。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
生体の表皮に超音波プローブを接触させ、表皮下からの超音波反射信号から表皮下に位置する動脈血管の断面を示す断面画像を生成し、その断面画像から前記動脈血管の血管径の変化を測定し、その血管径の変化量に基づいて動脈血管の内皮機能を検査する動脈血管の内皮機能検査装置が知られている。たとえば、特許文献１に記載された動脈血管の内皮機能検査装置がそれである。
【０００３】
特許文献１に記載の動脈血管の内皮機能検査装置では、超音波アレイにより検出された反射波に基づいて超音波断面画像を合成し、皮膚下における動脈血管の超音波断面画像である動脈血管の横断面画像（短軸画像）或いは動脈血管の縦断面画像（長軸画像）を生成させ、その画像から、動脈血管の径或いは内皮径（内膜径）が算出される。また、血管内皮機能を評価するために、虚血反応性充血後のＦＭＤ（血流依存性血管拡張反応）を表す血管の内皮径（内膜径）の変化率（％）［＝１００×（ｄmax －ｄ）／ｄ］（但し、ｄは安静時の血管内皮径、ｄmax は阻血解放後の最大血管内皮径）が算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１１－１７７５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような内皮機能検査装置において、超音波プローブと動脈血管との間の伝播経路に、脂肪などの他の組織よりも超音波の減衰が少ない筋肉組織が存在すると、超音波画像である動脈血管の断面画像内に血管画像が比較的明瞭に表示されることから、血管径測定の精度が得られるので、熟練したオペレータは、動脈血管の断面画像から筋肉組織の領域を読み取り、その筋肉組織の領域が超音波プローブが載置される表皮と血管との間の超音波伝播経路に位置するように、超音波プローブの腕上の配置や腕のひねり位置を設定している。
【０００６】
しかしながら、微弱でノイズの多い超音波反射信号に基づいて生成される動脈血管の断面画像は不鮮明であることから、その超音波画像において筋肉組織を読み取ることにはかなりの熟練を必要とするので、熟練していないオペレータである場合には、筋肉組織の領域を正確に把握して鮮明な血管画像を得て血管径測定の精度を確保することが、困難な場合があった。
【０００７】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、動脈血管の断面画像内の筋肉組織の判断に熟練していないオペレータであっても、超音波プローブが載置された表皮と動脈血管との間に容易に筋肉組織を位置させることができる動脈血管の内皮機能検査装置を提供することにある。
【０００８】
本発明者等は、以上の事情を背景として種々検討を重ねるうち、超音波画像である動脈血管の断面画像についての画像情報をニューラルネットワークに入力し、前記動脈血管の断面画像において熟練したオペレータが筋肉組織の領域をニューラルネットワークに教示することを繰り返すことで学習した機械学習モデルを作成し、その機械学習モデルを用いて動脈血管の断面画像内に筋肉組織の領域を明確に表示させると、熟練していないオペレータでも、筋肉組織の領域を正確に把握し得て、超音波プローブが載置される皮膚と動脈血管との間に筋肉組織の領域を位置させることが容易にできることを見出した。本発明は、掛かる知見に基づいてなされたものである。
【０００９】
すなわち、本発明の要旨とするところは、（ａ）生体の表皮に超音波センサを接触させ表皮下からの超音波反射信号から表皮下に位置する動脈血管の断面を示す断面画像を生成し、前記断面画像に表れた前記動脈血管の血管径の変化を測定する動脈血管の内皮機能検査装置であって、（ｂ）前記動脈血管の短軸画像を表示する短軸画像表示装置と、（ｃ）前記短軸画像内に表れる筋肉組織の領域を予め学習して記憶された学習済モデルを用いて、実際の短軸画像に表れた画像情報から前記実際の短軸画像内に位置する筋肉組織の領域を示す筋肉組織領域画像を生成する筋肉組織領域画像生成部と、（ｄ）前記筋肉組織領域画像を前記短軸画像に重ねて前記画像表示装置に表示する表示制御部と、を備えることにある。
【発明の効果】
【００１０】
このように構成された動脈血管の内皮機能検査装置では、筋肉領域表示制御部により、前記短軸画像内に表れる筋肉組織の領域を予め学習して記憶された学習済モデルを用いて、実際の短軸画像に表れた画像情報から前記実際の短軸画像内に前記筋肉組織の領域を示す筋肉組織領域画像が生成され、表示制御部により、その筋肉組織領域画像が前記短軸画像に重ねて表示される。これにより、短軸画像内の筋肉組織の判断に熟練していないオペレータであっても、短軸画像内において筋肉組織の領域を正確に且つ容易に把握することができるので、その筋肉組織の領域が超音波プローブと血管との間の伝播経路に位置するように、容易に、超音波プローブの腕上の配置や腕のひねり位置を設定し得る。これにより、鮮明な血管画像を生成し得て血管径測定の精度を向上させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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