JP4587570B2

JP4587570B2 - 血管弾性率計測方法、血管弾性率計算装置および超音波診断装置

Info

Publication number: JP4587570B2
Application number: JP2001002904A
Authority: JP
Inventors: 太宝李
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2001-01-10
Filing date: 2001-01-10
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2021-01-10
Also published as: JP2002209857A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、血管弾性率計測方法、血管弾性率計算装置および超音波診断装置に関し、さらに詳しくは、血圧計と超音波診断装置とで実測容易であり且つ従来の血管弾性率よりも信憑性のある血管弾性率を計測可能な血管弾性率計測方法、血管弾性率計算装置および超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の血管弾性率Ｅ’の計測は、被検体の血圧を血圧計で測定すると共に血管径を超音波診断装置のＭモードで測定し、第１の血圧ｐi1の時の血管外側半径ｂ１および第２の血圧ｐi2の時の血管外側半径ｂ_２を取得し、次式により算出していた。
Ｅ’＝（ｐi2−ｐi1）／｛（ｂ_２−ｂ_１）／ｂ_１｝
【０００３】
例えば、ｐi2＝０.０１５４ＭＰａ（１１５.８ｍｍＨｇ）、ｂ_２＝５.７７５ｍｍ、ｐi1＝０.００９１ＭＰａ（６８.４ｍｍＨｇ）、ｂ_１＝５.４ｍｍの場合、Ｅ’＝０.０９ＭＰａとなる。
【０００４】
一方、弾性力学によれば、密度ρの流体が満たされた管状体の弾性率Ｅ”は、脈波伝播速度をｃｏとするとき、
Ｅ”＝２ρ・ｃｏ^２／〔（ｂ_１−ａ_１）／｛（ｂ_１＋ａ_１）／２｝〕
で表される。
血管に当て嵌めると、例えば、ρ＝１、ｃｏ＝７.３ｍ／ｓ、ｂ_１＝５.４ｍｍ、ａ１＝５.０ｍｍの場合、Ｅ”＝１.４ＭＰａとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記数値例Ｅ’＝０.０９ＭＰａとＥ”＝１.４ＭＰａとを比較すれば判るように、値が１桁も異なっている。
従来の血管弾性率Ｅ’の計算式は中実の弾性体を想定した計算式であるが、血管は血液が満たされた管状体である。よって、前記管状体弾性率Ｅ”が正しい血管弾性率と思われ、従来の血管弾性率Ｅ’の信憑性には疑問がある。
しかし、血管における脈波伝播速度ｃｏは実測困難なために上記管状体弾性率Ｅ”は殆ど用いられておらず、血圧計と超音波診断装置とで実測容易な上記血管弾性率Ｅ’が多く用いられている。
そこで、本発明の目的は、血圧計と超音波診断装置とで実測容易であり且つ従来の血管弾性率Ｅ’よりも信憑性のある血管弾性率を計測可能な血管弾性率計測方法、血管弾性率計算装置および超音波診断装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、第１の血圧ｐi1と血管内側半径ａ１と血管外側半径ｂ１とを測定し、第２の血圧ｐi2と血管内側半径ａ２と血管外側半径ｂ２とを測定し、
Ｅ＝〔ｐi2｛ａ_２ ^２／（ｂ_２ ^２−ａ_２ ^２）｝−ｐi1｛ａ_１ ^２／（ｂ_１ ^２−ａ_１ ^２）｝〕／｛（ｂ_２−ｂ_１）／（ｂ_２＋ｂ_１）｝
により血管弾性率Ｅを求めることを特徴とする血管弾性率計測方法を提供する。
【０００７】
上記第１の観点による血管弾性率計測方法における計算式を導出する。
図１に示すように、中空円筒状弾性体Ｈの内側半径をａ、外側半径をｂ、内側圧力をｐｉ、外側圧力をｐｏとするとき、中空円筒状弾性体Ｈの内部の半径ｒの点における径方向応力σｒ、周方向応力σｃは、弾性力学によれば、次式（図１の(1)式、(2)式）で表される。
σr＝（ｐi・ａ^２−ｐo・ｂ^２）／（ａ^２−ｂ^２）＋ａ^２・ｂ^２（ｐo−ｐi）／｛（ａ^２−ｂ^２）ｒ^２｝｝ …（１）
σc＝（ｐi・ａ^２−ｐo・ｂ^２）／（ａ^２−ｂ^２）−ａ^２・ｂ^２（ｐo−ｐi）／｛（ａ^２−ｂ^２）ｒ^２｝｝ …（２）
【０００８】
弾性率をＥ、ポアソン比をλとするとき、径方向応力σｒ、周方向応力σｃによる周方向変形εｃは、弾性力学によれば、次式（図１の(3)式）で表される。
εc＝（σc−λ・σr）／Ｅ …（３）
【０００９】
ここで、図２に示すように、第１の血圧ｐi1の時の血管内側半径をａ１、血管外側半径をｂ１とし、ｒ＝ｂ１とし、血管外側の圧力ｐ＝０とすれば、上記（１）（２）式から図２の（１’）（２’）式が導かれる。
また、第２の血圧ｐi2の時の血管内側半径をａ２とし、血管外側半径をｂ２とし、ｒ＝ｂ２とし、血管外側の圧力ｐ＝０とすれば、上記（１）（２）式から図２の（１”）（２”）式が導かれる。
【００１０】
よって、第１の血圧ｐi1の時のｒ＝ｂ１での周方向変形εc1(b1)は、上記（３）（１’）（２’）式から図２の（３’）式となる。
また、第２の血圧ｐi2の時のｒ＝ｂ２での周方向変形εc2(b2)は、上記（３）（１”）（２”）式から図２の（３”）式となる。
【００１１】
第１の血圧ｐi1の時と第２の血圧ｐi2の時の周方向変形の差“εc2(b2)−εc1(b1)”は、周長２πｂ２と周長２πｂ１の差を平均周長（ｂ２＋ｂ１）／２で規格化したものだから、図２の（４）式となる。
【００１２】
図２の（３’）（３”）（４）式から（５）式すなわち血管弾性率Ｅの計算式が得られる。
【００１３】
よって、上記第１の観点による血管弾性率計測方法では、血圧計と超音波診断装置で血圧と血管径とを実測することにより、血管弾性率を容易に計測できる。
【００１４】
例えば、ｐi2＝０.０１５４ＭＰａ（１１５.８ｍｍＨｇ）、ｂ_２＝５.７７５ｍｍ、ａ_２＝５.４ｍｍ、ｐi1＝０.００９１ＭＰａ（６８.４ｍｍＨｇ）、ｂ_１＝５.４ｍｍ、ａ_１＝５.０ｍｍの場合、Ｅ＝１.６ＭＰａとなる。これは、前記管状体弾性率Ｅ”＝１.４ＭＰａと大体一致する。
【００１５】
第２の観点では、本発明は、第１の血圧ｐi1と血管内側半径ａ１と血管外側半径ｂ１および第２の血圧ｐi2と血管内側半径ａ_２と血管外側半径ｂ_２とを取得する測定値取得手段と、
Ｅ＝〔ｐi2｛２ａ_２ ^２）／（ｂ_２ ^２−ａ_２ ^２）｝−ｐi1｛２ａ_１ ^２）／（ｂ_１ ^２−ａ_１ ^２）｝〕／｛（ｂ_２−ｂ_１）／（ｂ_２＋ｂ_１）｝
により血管弾性率Ｅを求める演算手段とを具備したことを特徴とする血管弾性率計算装置を提供する。
上記第２の観点による血管弾性率計算装置では、血圧計と超音波診断装置で血圧と血管径とを実測することにより、上記第１の観点による血管弾性率計測方法に基づく血管弾性率を容易に計算できる。
【００１６】
第３の観点では、本発明は、超音波パルスを送信し超音波エコーを受信してＭモード画像を生成する超音波診断装置であって、被検体の第１の血圧値ｐi1および第２の血圧値ｐi2を入力するための血圧値入力手段と、被検体のＭモード画像を基に血管壁の位置を指定する血管壁指定手段と、指定された血管壁の位置から第１の血圧ｐi1に対応する血管内側半径ａ１と血管外側半径ｂ１および第２の血圧ｐi2に対応する血管内側半径ａ２と血管外側半径ｂ２とを取得する測定値取得手段と、
Ｅ＝〔ｐi2｛２ａ_２ ^２）／（ｂ_２ ^２−ａ_２ ^２）｝−ｐi1｛２ａ_１ ^２）／（ｂ_１ ^２−ａ_１ ^２）｝〕／｛（ｂ_２−ｂ_１）／（ｂ_２＋ｂ_１）｝
により血管弾性率Ｅを求める演算手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第３の観点による超音波診断装置では、上記第１の観点による血管弾性率計測方法を好適に実施できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１８】
図３は、本発明の一実施形態にかかる超音波診断装置を示す構成図である。
この超音波診断装置１００は、超音波探触子１と、被検体内の所望の走査範囲または音線方向に超音波パルスを送信しそれに対応するエコーを受信することを反復して音線信号を出力する送受信部２と、前記音線信号からＢモード音線データを生成するＢモード処理部３と、前記音線信号からＭモード音線データを生成するＭモード処理部４と、前記Ｂモード音線データからＢモード画像を生成し前記Ｍモード音線データからＭモード画像を生成すると共に後述する血管弾性率Ｅの表示データを生成する表示部５と、前記Ｂモード画像，Ｍモード画像および血管弾性率Ｅを表示するＣＲＴ６と、本超音波診断装置１００とは独立の血圧計で測定した第１の血圧ｐi1および第２の血圧ｐi2を入力するための血圧値入力部１２と、表示されたＭモード画像上で血管壁位置を指定するための血管壁指定部１３と、指定された血管壁位置から第１の血圧ｐi1に対応する血管内側半径ａ１と血管外側半径ｂ１および第２の血圧ｐi2に対応する血管内側半径ａ２と血管外側半径ｂ２とを取得する測定値取得部１４と、
Ｅ＝〔ｐi2｛ａ_２ ^２／（ｂ_２ ^２−ａ_２ ^２）｝−ｐi1｛ａ_１ ^２／（ｂ_１ ^２−ａ_１ ^２）｝〕／｛（ｂ_２−ｂ_１）／（ｂ_２＋ｂ_１）｝
により血管弾性率Ｅを求める血管弾性率演算部１５と、操作者がモード切換等の指示を入力する操作部２１と、全体の制御を行う制御部２２とを具備している。
【００１９】
次に、上記超音波診断装置１００により前記血管弾性率Ｅを表示する動作について説明する。
まず、被検体の例えば頸部に超音波探触子１を当て、Ｂモードで撮影する。
次に、Ｂモード画像上で頸動脈を見つけ、頸動脈の走行方向になるべく垂直になるような音線方向を指定してＭモードで撮影する。
次に、血管弾性率Ｅを計測するためのデータ収集の開始を指示する。すると、それから例えば１.５秒間のＭモード画像が記録され、図４に示すようなＭモード画像が静止表示される。
【００２０】
次に、操作部２１により、図４に示すように、Ｍモード画像上で、最も血管が縮径した時の血管内壁ＣＡｉの位置Ｌ１，Ｌ２および血管外壁ＣＡｅの位置Ｌ３，Ｌ４をポイントする。また、最も血管が拡径した時の血管内壁ＣＡｉの位置Ｌ５，Ｌ６および血管外壁ＣＡｅの位置Ｌ７，Ｌ８をポイントする。
【００２１】
次に、上記超音波診断装置１００とは独立に血圧計で測定した被検体の最低血圧を第１の血圧ｐi1として血圧値入力部１２から入力し、最高血圧を第２の血圧ｐi2として血圧値入力部１２から入力する。
【００２２】
すると、測定値取得部１４は、血管壁位置Ｌ１，Ｌ２から第１の血圧ｐi1に対応する血管内側半径ａ１を算出し、血管壁位置Ｌ３，Ｌ４から第１の血圧ｐi1に対応する血管外側半径ｂ１を算出し、血管壁位置Ｌ５，Ｌ６から第２の血圧ｐi2に対応する血管内側半径ａ２を算出し、血管壁位置Ｌ７，Ｌ８から第２の血圧ｐi2に対応する血管外側半径ｂ２を算出し、血管弾性率演算部１５に渡す。
【００２３】
血管弾性率演算部１５は、次式により血管弾性率Ｅを算出し、表示部５に渡す。
Ｅ＝〔ｐi2｛ａ_２ ^２／（ｂ_２ ^２−ａ_２ ^２）｝−ｐi1｛ａ_１ ^２／（ｂ_１ ^２−ａ_１ ^２）｝〕／｛（ｂ_２−ｂ_１）／（ｂ_２＋ｂ_１）｝
【００２４】
表示部５は、血管弾性率ＥをＣＲＴ６に表示する。
【００２５】
以上の超音波診断装置１００によれば、従来の血管弾性率Ｅ’よりも信憑性のある血管弾性率Ｅを容易に計測可能となる。
【００２６】
なお、リアルタイムに血圧を測定できる血圧計を超音波診断装置１００に付加してもよい。この場合は、超音波診断装置１００とは独立に被検体の血圧を測定して入力する必要がなくなる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の血管弾性率計測方法、血管弾性率計算装置および超音波診断装置によれば、従来の血管弾性率よりも信憑性のある血管弾性率を容易に計測可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】中空円筒状弾性体の応力と変形を示す説明図である。
【図２】血圧による血管の変形を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図４】Ｍモード画像と血管壁の位置を示す説明図である。
【符号の説明】
１超音波探触子
２送受信部
３Ｂモード処理部
４Ｍモード処理部
５表示部
６ＣＲＴ
１２血圧値入力部
１３血管壁指定部
１４測定値取得部
１５血管弾性率演算部
２１操作部
２２制御部

Claims

第１の血圧ｐi1と血管内側半径ａ１と血管外側半径ｂ１とを測定し、第２の血圧ｐi2と血管内側半径ａ２と血管外側半径ｂ２とを測定し、
Ｅ＝〔ｐi2｛ａ_２ ^２／（ｂ_２ ^２−ａ_２ ^２）｝−ｐi1｛ａ_１ ^２／（ｂ_１ ^２−ａ_１ ^２）｝〕／｛（ｂ_２−ｂ_１）／（ｂ_２＋ｂ_１）｝
により血管弾性率Ｅを求めることを特徴とする血管弾性率計測方法。
第１の血圧ｐi1と血管内側半径ａ１と血管外側半径ｂ１および第２の血圧ｐi2と血管内側半径ａ２と血管外側半径ｂ２とを取得する測定値取得手段と、
Ｅ＝〔ｐi2｛ａ_２ ^２／（ｂ_２ ^２−ａ_２ ^２）｝−ｐi1｛ａ_１ ^２／（ｂ_１ ^２−ａ_１ ^２）｝〕／｛（ｂ_２−ｂ_１）／（ｂ_２＋ｂ_１）｝
により血管弾性率Ｅを求める演算手段と
を具備したことを特徴とする血管弾性率計算装置。
超音波パルスを送信し超音波エコーを受信してＭモード画像を生成する超音波診断装置であって、被検体の第１の血圧値ｐi1および第２の血圧値ｐi2を入力するための血圧値入力手段と、被検体のＭモード画像を基に血管壁の位置を指定する血管壁指定手段と、指定された血管壁の位置から第１の血圧ｐi1に対応する血管内側半径ａ１と血管外側半径ｂ１および第２の血圧ｐi2に対応する血管内側半径ａ２と血管外側半径ｂ２とを取得する測定値取得手段と、
Ｅ＝〔ｐi2｛ａ_２ ^２／（ｂ_２ ^２−ａ_２ ^２）｝−ｐi1｛ａ_１ ^２／（ｂ_１ ^２−ａ_１ ^２）｝〕／｛（ｂ_２−ｂ_１）／（ｂ_２＋ｂ_１）｝
により血管弾性率Ｅを求める演算手段と
を具備したことを特徴とする超音波診断装置。