JPH031838A - 血流量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は、生体内の血流量を測定する装置に関する。

Ｂ、従来技術 従来の血流量測定装置として、Ｘ線ＣＴ装置。

核医学診断装置、超音波診断装置、ＭＲｒ（核磁気共鳴
映像装置）を用いたものが知られている。

Ｃ０発明が解決しようとする課題 しかし、ＸＩＣＴＩＣ中核医学診断装置を用いた血流量
測定装置では、測定対象の放射線被曝や薬剤（Ｒ１）の
投与の問題がある。また、超音波診断装置やＭＲ，Ｉを
用いた血流量測定装置では、測定可能部位が限定される
という問題がある。すなわち、超音波診断装置の場合、
骨のある部位（例えば頭蓋内の脳＆ｇ織）では骨のため
に音ｖ的特性が極端に変化するため正確な測定ができな
い。

また、手足の血流量測定をＭＲＩで行うには、装置が大
掛かりであるし時間もかかる。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、測定部位を限定せず、安全かつ無侵襲な血流量測
定装置を提供することを目的とする。

０１課題を解決するための手段 この発明は、このような目的を達成するために、次のよ
うな構成をとる。

すなわち、この発明の血流量測定装置は、測定対象を加
温する手段と、測定対象にマイクロ波を放射する手段と
、放射されたマイクロ波を受信する手段と、受信したマ
イクロ波の減衰量に基づいて血流量を算出する手段とを
備えたものである。

８８作用 この発明の構成による作用は、次のとおりである。

まず、測定対象を加温し、次いで　その加温を停止して
から血流による冷却によって温度降下する状態をマイク
ロ波の減衰量の変化としてとらえる。すなわち、マイク
ロ波の減衰の温度係数が大きいことを利用してマイクロ
波減衰量を捕捉することができ、この減衰量の変化に基
づいて血流量を算出するのである。

そして、マイクロ波を用いているから、骨がある組繊に
ついても血流量を測定することができ、また、被曝やＲ
１投与の問題もなく無侵聾に測定できる。

Ｆ、実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

１上災施孤 第１図はマイクロ波方式の血流量測定装置の概略構成図
である。

測定対象１を取り囲むポーラス２には、その中を伝播す
るマイクロ波の減衰量が大きくなるように濃度設定され
た食塩水が封入されている。このポーラス２の対向位置
に、マイクロ波を放射する第１．第２のアプリケータ３
ａ、３ｂを配置しである。

マイクロコンピュータで構成された制御処理装置４によ
って制御される第１の発振器５が第１のアンプ６を介し
て両アプリケータ３ａ、３ｂに接続されている。また、
制御処理装置４によつて制御される第２の発振器７が第
２のアンプ８を介して第１のアプリケータ３ａにのみ接
続されている。

両アプリケータ３ａ、３ｂは、第１の段階において１．
双方からマイクロ波を測定対象１に放射して測定対象１
を加温する８１能と、第２の段階において、第１のアプ
リケータ３ａからのみマイクロ波を放射し、測定対象１
を透過したマイクロ波を第２のアプリケータ３ｂで受信
する機能とを兼ね備えている。

ポーラス２内の食塩水の濃度が上記のように設定されて
いるのは、測定対象１の周囲の食塩水のみを通るマイク
ロ波が第２のアプリケータ３ｂに受信されるのを防止し
、測定対象ｌを透過したマイクロ波をピンクアップする
ためである。

パワーメータ９は、第２の段階において、第１のアプリ
ケータ３ａから放射されるマイクロ波のパワーの信号と
、第２のアプリケータ３ｂで受信したマイクロ波のパワ
ーの信号とを入力して、測定対象ｌを透過したマイクロ
波の減衰量を測定するものである。そして、制御処理装
置４は、その減衰量に基づいて平均血流量を算出する機
能をもつ。表示装置１０は算出された平均血流量を表示
するものである。

次に、動作を説明する。

制御処理装置４によって第１の発振器５を起動し、第１
のアンプ６で増幅して両アプリケータ３ａ、３ｂからマ
イクロ波を測定対象ｌに向けて放射し、ポーラス２を介
して測定対象１を温度上昇させる。

制御処理装置４は、測定対象１の温度上昇が一定となる
所定時間を計時しており、その時間がタイムアツプした
時に、第１の発振器５を停止して測定対象１に対する加
温を停止する。以上が第１の段階である。

第２の段階において、制御処理袋Ｗ４は、第１の発振器
５の停止と同時に第２の発振器７を起動し、第？のアン
プ８を介して第１のアプリケータ３ａのみからマイクロ
波を放射し、ポーラス２および測定対象１を透過して減
衰したマイクロ波を第２のアプリケータ３ｂで受信する
。

パワーメータ９で測定されたマイクロ波の減衰量は、一
定のサンプリング周期（例えば１０ｓｅｃ　）で制御処
理装置４に取り込まれ、制御処理装置４は、その減衰量
に基づいて以下のようにして平均血流量を算出し、その
平均血流量を表示装置８に表示する。

生体熱伝導方程式は、 −Ｆρｂｃｂ　（Ｔ−Ｔｂ）＋Ｑ ・・・・・・・・・・・・・・・■ で表される。ただし、ここで、 ρ：組織の密度　　　　ρ、：血液の密度ｃ：＆［Ｉ織
の比熱　　　　ｃ、：血液の比熱Ｔ：組織の温度　　　
　Ｔｂ　：動脈血の温度に：熱伝導率　　　　　　Ｑ：
発熱量 Ｆ：血流量 である。

一定温度上昇した組織は血流により冷却され、その冷却
の変化を検出することによって血流量を算出するのであ
るが、その変化を検出するのに必要な時間は比較的短い
ので、■式の右辺の第１項（熱伝導の項）は、 ｋＦ”Ｔ（ＩＦρｂ　ｃ　ｂ　（Ｔ　　Ｔｂ）となり、
無視することができる。また、第３項（発熱量の項）は
、組織に対する加温がないので無視することができる。

そこで、 θ＝Ｔ−Ｔ、　　　　　　　　　　　・・・・・・・・
・・・・・・・■に＝ρ、Ｃ１／ρＣ・・・・・・・・
・・・・・・・■と置いて、■式を、 θ　む と近似することができる。０式より、 θ−θ。ｅ−ｘｒｔ　　　　　　　　　・・・・・・・
・・・・・・・・■が得られる。ここで、θ。は、降温
開始時の温度である。

さて、マイクロ波の減衰係数αは、一般に温度係数βを
もち、 α＝βθ＋Ｔ　　　　　　　　　・・・・・・・・・・
・・・・・■で近似される。ただし、γは定数である。

第１のアプリケータ３ａを原点として、第１のアプリケ
ータ３ａから第２のアプリケータ３ｂに向かう方向をＸ
軸とする。原点から距離Ｘだけ離れた点で計測される減
衰ＩＰ（Ｘ）は、Ｐ　（ｘ）　＝　ｅｘｐ（−Ｘ：ａ　
（ｘ）　ｄｘ）　−−■であるから、 Ｐ　（ｘ）　−ｅｘｐ（−βＮ二〇（ｘ）　ｄｘ　　ｒ
ｘ）・・・・・・・・・・・・・・・■ 時刻１−０で測定した減衰量Ｐ（ｘ、０）は、Ｐ　　（
ｘ、　　Ｏ） ＝　ｅｘｐ　（−βＮ二〇（ｘ、　０）　ｄｘ−ｒｘ〕
＝　ｅｘｐ　（−βＮ：θ。（ｘ　）　ｄｘ　−ｙ　ｘ
　）　−−■時刻１＝１で測定した減衰量Ｐ（ｘ、ｔ）
は、Ｐ（ｘ、ｔ） ＝　ｅｘｐ　（−βＮ：θ（ｘ、　ｔ）　ｄｘ−ｙｘ）
・・・・・・・・・・・・・・・０ ■、［相］弐より、 Ｐ　　（ｘ、　　む　） Ｐ　　（ｘ、Ｏ） −ｅｘｐ　（βＸ：（θ。（ｘ） θ　（ｘ、　　ｔ）ｌ　　ｄｘ） ・・・・・・・・・・・・・・・０ Ｐ　　（ｘ、０） ＝βＮ：（θ。（ｘ）−θ（ｘ、　Ｌ））　ｄｘ＝β（
、、−ｘｒｔ　１）Ｘ：θ。（ｘ）ｄｘ ・・・・・・・・・・・・・・・＠ この０式において、θ。（ｘ）−〇（ｘ、　　ｔ）の値
が非常に小さくても、温度係数βが充分に大きいから、
Ｐ　（ｘ、ｔ）／Ｐ　（ｘ、Ｏ）の植（コントラスト）
を有為なものとすることができるのである。なお、温度
係数βを充分に大きくできるのは、マイクロ波の周波数
が４００ＭＨｚ〜３Ｇ）（ｚの範囲である。

０式において、 と置いて、０式を変形すれば、 Ｌ βθ ・・・・・・・・・・・・・・［相］ Ｋ、βは既知であり、Ｐは測定によって求まる。

また、θは複数回の測定により求めることができるから
、平均血流量「を算出することができる。

θの求め方を説明すると、時刻Ｌｌにおける血流量Ｆも
時刻ｔ２における血流３１Ｆも同一である。

［相］式において、ｔ＝ｔ＋　、ｔ−ｔｚを代入した値
は同一となる。すなわち、 Ｋｔ。

βθ ・・・・・・・・・・・・・・・■ ここで、 ＬｎＰ（ｘ、ｔ＋）　＝Ｒｔ＋ ＬｎＰ（ｘ、Ｌｘ）　＝Ｒｔｚ Ｌｎ　Ｐ　（ｘ、　０）　＝Ｒ。

と置いて、０式に代入し、変形すると、Ｌｎθ＝ １、−１゜ ×（Ｌｘ　（Ｌｎ　（Ｒｔ＋　　Ｒｅ　）　　Ｌｎβ＋
１）ｔ＋　（Ｉｎ　（Ｒｔｚ　　Ｒｏ　）　　Ｉｎβ＋
１１〕・・・・・・・・・・・・・・・［相］となり、
θを算出することができる。

したがって、このθを［相］式に代入することにより、
平均血流量Ｐを算出することができるのである。

この血流量測定装置によれば、マイクロ波を用いている
から、骨がある組織についても血流量を測定することが
でき、また、被曝やＲ１投与の問題もなく無侵襲に測定
できる。

星Ｉ災施■ この実施例は、マイクロ波ＣＴ装置とハイパーサーミア
装置とを組み合わせて血流量の分布を測定するものであ
る。

第２図に示すように、測定対象１を一対の電極１１で挟
んで画電極１１間に高周波電界を印加することにより測
定対象工を加温する。

患者ベツド（図示せず）を動かして測定対象１を回転体
１２内に挿入する。第３図に示すように、回転体１２は
、対向位置に第１．第２のアプリケータ３ａ、３ｂを取
り付けている。第１のアプリケータ３ａからマイクロ波
を放射し測定対象１を透過したマイクロ波を第２のアプ
リケータ３ｂで受信しながら、回転体１２の一方向移動
（両アプリケータ３ａ、３ｂの平行移動）によって、測
定対象１のスライス減衰量を測定する。

そして、回転体１２を一定角度回転した後、同様の平行
移動によって異なる角度における測定対象１のスライス
減衰量を測定する。

得られたデータに基づいて血流量についての画像を再構
成し、血流量分布を表示装置に表示する。

この実施例の場合、測定対象の加温手段と、マイクロ波
の送受信手段とが別になっている。

Ｇ０発明の効果 この発明によれば、マイクロ波を用いることによって血
流量を測定するから、測定部位を限定することなく、安
全かつ無侵襲に血流量を測定することができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例に係る血流量測定装置の
概略構成図、第２図および第３図は第２実施例に係る血
流量測定装置の概略構成図である。 １・・・測定対象 ２・・・ポーラス ３ａ、３ｂ・・・アプリケータ ４・・・制御処理装置 ５．７・・・発振器 ６．８・・・アンプ ９・・・パワーメータ １０・・・表示装置 特許出願人　　株式会社　島津製作所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定対象を加温する手段と、測定対象にマイクロ
   波を放射する手段と、放射されたマイクロ波を受信する
   手段と、受信したマイクロ波の減衰量に基づいて血流量
   を算出する手段とを備えた血流量測定装置。