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血管疾患判定装置、及びプログラム UPDATE 外国出願あり

国内特許コード P210017771
整理番号 P20150402-01
掲載日 2021年6月10日
出願番号 特願2018-509648
登録番号 特許第6867651号
出願日 平成29年3月31日(2017.3.31)
登録日 令和3年4月13日(2021.4.13)
国際出願番号 JP2017013549
国際公開番号 WO2017170991
国際出願日 平成29年3月31日(2017.3.31)
国際公開日 平成29年10月5日(2017.10.5)
優先権データ
  • 特願2016-072837 (2016.3.31) JP
発明者
  • 横堀 壽光
  • 齋木 佳克
  • 伊藤 正俊
  • 大友 祐司
出願人
  • 株式会社東北テクノアーチ
  • ライズ株式会社
発明の名称 血管疾患判定装置、及びプログラム UPDATE 外国出願あり
発明の概要 血管疾患の種類による血管壁の性質変化を高い精度で識別する。血管疾患の動脈硬化と動脈瘤等とは血管壁の性質変化が異なり、反射エコーの波形は血管壁の性質変化に由来する波形特性を備えることに鑑み、反射エコーの波形を周波数解析して高周波成分と低周波成分に分離し、分離した高周波成分と低周波成分とを判別対象とし、低周波成分に基づいて血管壁の粘弾性を求めて動脈硬化を判別し、高周波成分に基づいて血管壁の形状変化を求めて動脈瘤等を判別することによって、血管壁の性質変化が相違する動脈硬化と動脈瘤等とを高い精度で識別する。
従来技術、競合技術の概要

動脈硬化、動脈瘤、血管狭窄等の血管疾患を非侵襲で評価する方法として、血管の弾性波伝搬速度を測定することによって血管の剛性を評価するPWV(pulse wave velocity 脈波伝搬速度)、血管を超音波で造影することにより血管壁の形状を観察するIMT(intimate-media thickness 内膜中膜複合体厚)、足関節と上腕間の最高血圧の比率から血流抵抗を調べるABI(ankle brachial index 足関節上腕血圧比)等が知られている。

また、部位に超音波を送波し、ドップラー効果によって得られる反射エコーを検出する超音波診断装置が知られている(特許文献1~3参照)。

特許文献1には、超音波ドップラー効果を血管壁の拍動運動の加速度検出に応用し、血管壁の加速度応答から血管壁の劣化を検出する超音波診断装置が提案され、特許文献2には、反射エコーの波形をフラクタル解析し、波形形状の相違を定量的に解析し類型化する超音波診断装置が提案されている。

図8は特許文献2に開示される超音波診断装置の概略構成を示している。超音波診断装置100において、プローブ101は超音波を血管壁に送波し、反射エコーを受波する。受波回路102は、プローブ101で受波した反射エコーを検知信号に変換し、ドップラー検出回路103は、反射エコーの検出信号と送波の波形信号とを比較して、反射エコー中のドップラー信号を抽出する。ドップラー検出回路103は、送波の波形信号の周波数f1と、反射エコーの検出信号の周波数f2との周波数差Δf(=f1-f2)を求める比較回路によって構成することができる。

抽出したドップラー信号は、フィルタ回路104でノイズ除去された後、F/V変換回路105によって周波数-電圧変換される。演算回路106は、電圧変換されたドップラー信号の波形をフラクタル解析し、モニタ107に表示する。フラクタル解析で得られたフラクタル次元は波形形状の特徴を表している。

特許文献3には、PWVによる剛性の測定やIMTによる血管壁の形状観察では血管壁の強度劣化の診断が難しく、ABIでは血流抵抗と血管疾患との間の相関性が乏しいという問題が指摘され、この問題を解消することを目的として、反射エコーの波形に基づいて求めたノルム分布グラフを用いて動脈瘤を判定すること、反射エコー波形の二次元アトラクタの軌道の確率から求めたエントロピーを用いて動脈硬化進行度を評価することが提案されている。

産業上の利用分野

本願発明は、血管の拍動を非侵襲で検出し血管疾患を判定する血管疾患判定装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
拍動する血管に超音波を送波して、前記血管からの反射エコーを検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した反射エコーの波形の周波数成分を周波数解析することによって低周波成分と高周波成分を抽出する周波数解析手段と、
前記周波数解析手段で抽出した前記低周波成分及び前記高周波成分から長周期波形及び短周期波形を形成する波形形成手段と、
血管疾患を判定する血管疾患判定手段とを備え、
前記血管疾患判定手段は、
前記長周期波形に基づいて血管壁の粘弾性を判定する粘弾性判定部と、前記短周期波形に基づいて血管壁の形状変化を判定する形状変化判定部とを備え、
前記粘弾性判定部は、前記長周期波形から得られる二次元アトラクタで表される軌道の確率から求めるエントロピーにより血管壁の粘弾性を判定する、血管疾患判定装置。

【請求項2】
拍動する血管に超音波を送波して、前記血管からの反射エコーを検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した反射エコーの波形の周波数成分を周波数解析することによって低周波成分と高周波成分を抽出する周波数解析手段と、
前記周波数解析手段で抽出した前記低周波成分及び前記高周波成分から長周期波形及び短周期波形を形成する波形形成手段と、
血管疾患を判定する血管疾患判定手段とを備え、
前記血管疾患判定手段は、
前記長周期波形に基づいて血管壁の粘弾性を判定する粘弾性判定部と、前記短周期波形に基づいて血管壁の形状変化を判定する形状変化判定部とを備え、
前記形状変化判定部は、前記短周期波形から得られる二次元アトラクタで表される軌道形状に基づいて血管壁の形状変化を判定する、血管疾患判定装置。

【請求項3】
前記血管疾患判定手段は、
前記粘弾性判定部による前記粘弾性に基づく動脈硬化の判定、及び前記形状変化判定部による前記形状変化に基づく動脈瘤等の判定を行う、請求項1または2に記載の血管疾患判定装置。

【請求項4】
前記周波数解析手段は、
前記反射エコーの波形を離散型ウェーブレット変換してウェーブレットスペクトルを得るウェーブレット変換部、及び前記ウェーブレットスペクトルを低周波成分と高周波成分に周波数分離する周波数分離部を備え、
前記波形形成手段は、
前記低周波成分を離散型逆ウェーブレット変換して長周期波形を形成する長周期波形形成部、及び前記高周波成分を離散型逆ウェーブレット変換して短周期波形を形成する短周期波形形成部を備える、請求項1からのいずれか一項に記載の血管疾患判定装置。

【請求項5】
前記血管壁の粘弾性判定に基づいて動脈硬化を判定する、請求項に記載の血管疾患判定装置。

【請求項6】
前記血管壁の形状変化の判定に基づいて動脈瘤等を判定する、請求項に記載の血管疾患判定装置。

【請求項7】
血管疾患判定装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
前記コンピュータを、
拍動する血管に超音波を送波して、前記血管からの反射エコーを検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した反射エコーの波形の周波数成分を周波数解析することによって低周波成分と高周波成分を抽出する周波数解析手段と、
前記周波数解析手段で抽出した前記低周波成分及び前記高周波成分から長周期波形及び短周期波形を形成する波形形成手段と、
血管疾患を判定する血管疾患判定手段と
して機能させ、
前記血管疾患判定手段は、
前記長周期波形に基づいて血管壁の粘弾性を判定する粘弾性判定部と、前記短周期波形に基づいて血管壁の形状変化を判定する形状変化判定部とを備え、
前記粘弾性判定部は、前記長周期波形から得られる二次元アトラクタで表される軌道の確率から求めるエントロピーにより血管壁の粘弾性を判定する、
ことを特徴とするプログラム。

【請求項8】
血管疾患判定装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
前記コンピュータを、
拍動する血管に超音波を送波して、前記血管からの反射エコーを検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した反射エコーの波形の周波数成分を周波数解析することによって低周波成分と高周波成分を抽出する周波数解析手段と、
前記周波数解析手段で抽出した前記低周波成分及び前記高周波成分から長周期波形及び短周期波形を形成する波形形成手段と、
血管疾患を判定する血管疾患判定手段と
して機能させ、
前記血管疾患判定手段は、
前記長周期波形に基づいて血管壁の粘弾性を判定する粘弾性判定部と、前記短周期波形に基づいて血管壁の形状変化を判定する形状変化判定部とを備え、
前記形状変化判定部は、前記短周期波形から得られる二次元アトラクタで表される軌道形状に基づいて血管壁の形状変化を判定する、
ことを特徴とするプログラム。

【請求項9】
血管に超音波を送波して得られる反射エコーの波形を離散型ウェーブレット変換してウェーブレットスペクトルを取得する工程と、
前記ウェーブレットスペクトルをモード分解して低周波成分と高周波成分に周波数分離する工程と、
前記低周波成分を離散型逆ウェーブレット変換して長周期波形を形成する工程と、
前記高周波成分を離散型逆ウェーブレット変換して短周期波形を形成する工程と、
前記長周期波形から得られる二次元アトラクタで表される軌道の確率から求めるエントロピーに基づいて血管壁の粘弾性を判定する工程と、
前記短周期波形から得られる二次元アトラクタで表される軌道形状に基づいて血管壁の形状変化を判定する工程と、
前記血管壁の粘弾性判定に基づいて動脈硬化を判定する工程と、
前記血管壁の形状変化判定に基づいて動脈瘤等を判定する工程と
をコンピュータに実行させるための、血管疾患を判定するプログラム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2018509648thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) 東北大学心臓血管外科
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