JPH0347851B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、生体組織の内圧を計測する生体組
織内圧計測装置に関するものである。

従来、生体組織の内圧を測定する場合には、第
１図に示すように、侵襲的に測定するのが一般的
であつた。

図において、１は被検査体、２はカテーテルで
あつて、カテーテル２は被検査体１に挿入され、
被測定部分に密着する状態で設けられ、このカテ
ーテル２内に計測機器を密封し、この計測機器に
よつて被測定部分を直接計測するようになつてい
る。

この従来の測定方式では、被検査体１（すなわ
ち、生体）の組織、例えば血管壁を傷つけること
もあり、危険を伴うため、生体組織の内圧計測が
診断、治療にとつて非常に貴重な因子を与える計
測法でありながら、あまり繰返し行なうことは困
難であるという問題があつた。

この発明は上述の従来の問題を解決するために
なされたもので、生体組織内に気泡を発生させ、
この気泡によつて変調された超音波信号を受信
し、受信した信号にもとづき演算処理を施すこと
によつて生体組織の内圧を表示できるようにした
無侵襲な生体組織内圧計測装置を提供することを
目的とするものである。

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。

第２図はこの発明の一実施例を示す概略的なブ
ロツク図で、図において、１は被検査体、３は超
音波探触子、４は超音波送信部、５は超音波受
信、６は超音波受信部５で得た信号を増幅するア
ンプ、７はアンプ６で増幅されたアナログ信号を
デイジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部、８は
Ａ／Ｄ変換部７からのデイジタルデータを記憶す
る記憶部、９は記憶部８に記憶されているデータ
に基づいて所定の演算を行なう演算部、１０は演
算部９における演算結果（すなわち計測結果）を
表示する表示する表示部、１１は被検査体１の被
検査部分に気泡を発生させる気泡発生手段で、こ
の気泡発生手段１１は例えば、被検査部分を微小
に振動させる振動装置、又は被検査部分に気泡を
含有する薬剤を注入する注入器等を意味するもの
である。１２は制御部で、この制御部１２は上記
超音波送信部４、超音波受信部５、アンプ６、
Ａ／Ｄ変換部７、記憶部８、演算部９、表示部１
０、および気泡発生部１１の各機能を制御するも
のである。

次に、この一実施例の動作を超音波エコー信号
を用いた左心内圧計測を例にして説明する。

第２図において、超音波送信部４によつて探触
子３が制御され、探触子３から超音波が被検査体
１に発射される。そして、被検査体１からの超音
波のエコー信号は探触子３によつて受信される。
この受信は超音波受信部５の制御によつて行なわ
れる。受信されたエコー信号は超音波受信部５に
おいては微弱な信号であるが、アンプ６によつて
増幅され、Ａ／Ｄ変換部７によつてデイジタル信
号に変換され、記憶部８へ伝送されて記憶され
る。記憶部８に伝送されたエコー信号は、制御部
１２の制御によつて演算部９で演算される。演算
部９で演算された結果は表示部１０によつて表示
される。なお、超音波送受信の制御、アンプの特
性制御、Ａ／Ｄ変換の条件の設定、記憶部８への
データ伝送、演算部９での演算法、表示部１０で
の表示法、および気泡発生手段１１のパラメータ
の制御の各々については制御部１２から制御でき
るように構成されている。

以下、被検査体として、心臓を対象に、その内
圧を計測する場合の演算部９における演算に関し
て説明する。この演算の一例として超音波による
気泡の共振現象を応用した場合について説明す
る。

気泡発生手段１１によつて被検査体１内に発生
した血液中の気泡は、血圧によつて気泡の径が変
化する。その径の変化を検知するため超音波を左
心内の気泡に発射し、その気泡の共振現象によつ
て変調された信号を受信し、演算を行なうことに
よつて内圧に換算し、表示するものである。

ここで、気泡の半径をＲとすると、気泡の共振
周波数fmとの関係は fm＝（1/2π）（ｋ／ｍ）^1/2 ＝（3γP／δ）^1/2／2πR ……(1) （ただし、ｋ：弾性定数 ｍ：δ／4πR γ：比熱の比 Ｐ：圧力） となることが知られている。

上記式(1)を、表面張力σの補正を考えると、共
振周波数foは、 fo＝fm（ｇ／α）^1/2 ……(2) （ただし、ｄ：補正係数 ｇ：表面張力係数 ｇ＝１＋2σ／Ｐ・Ｒ−２・α／
3γPR） で表わされることが知られている。

上記式(2)のｇとαは定数として近似されるの
で、共振周波数foは次のようになる。

fo∝P^1/2／Ｒ ……(3) 上記式(3)で示すように、気泡の径と共振周波数
とは所定の関係があり、気泡の径が、左心内圧の
変化によつて変化すれば、第３図に示すように、
共振周波数が変化することが判る。第３図の縦軸
はスペクトラム、横軸は周波数で、実線で示した
ものは内圧P₁、気泡半径r₁の状態であり、破線で
示したものは内圧P₂、気泡半径r₂の状態である。
そこで、この周波数を検出すれば、左心内圧が算
出されることになる。

すなわち、上記式(3)と、一般的な次式 Ｐ・Ｖ＝const ……(4) （ただし、Ｖ：体積（Ｖ＝４／３πR³）） Ｒ∝P^-1/3 ……(5) から、 fo∝P^1/2／Ｒ＝P^5/6 ……(6) が導かれる。

上記式(6)の共振周波数foと内圧Ｐの関係から、
共振周波数を検出することによつて左心内圧の変
化を検出することが可能である。

以上のように、共振周波数と内圧力との関係は
上記式(6)で表されるので、記憶部８によつて記憶
されている超音波信号データを、演算部９におい
てフーリエ変換などの演算を行ない、共振周波数
成分を抽出し、内圧を算出し、表示部１０におい
て表示するものである。

なお、上述の実施例では、超音波ビームを被検
査体１に常に一定の関係で照射させるために、探
触子３から発射される超音波ビームの焦点を零か
ら無限大まで可変としている。このようにするこ
とによつて、被検査体１と探触子３との間の距離
が変化しても超音波ビームは常に一定の関係で被
検査体１に照射される。

上述の実施例では、超音波エコー信号を用いた
左心内圧計測について説明したが、同様な方法で
他の生体組織内圧の計測にも応用できる。また、
検出する超音波信号はエコー信号のみならず、第
４図に示すように、探触子３から超音波を発射
し、他の探触子３で透過信号を検出するようにし
ても同様の結果を得ることができる。さらに、気
泡の径を抽出するためには、前述の共振特性を応
用する他に、吸収，散乱，反射などの物理特性を
用いてもよい。さらにまた、表示手段としては他
の計測結果の表示、例えば断層像や心電図、ドツ
プラー血流表示などと同時に表示しても良い。

以上のように、この発明の装置では、無侵襲で
生体組織内圧を計測することが可能となり、繰返
り計測を行なうことが可能になるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の測定方法を示す概略的な構成
図、第２図はこの発明の一実施例を示す概略的な
構成図、第３図は気泡の共振周波数の変化を示す
図、第４図はこの発明の他の実施例を示す概略的
な構成図である。 図において、３は探触子、４は超音波送信部、
５は超音波受信部、９は演算部、１０は表示部、
１１は気泡発生手段である。なお、図中同一符号
は各々同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被検査体内部の液体中に気泡を発生させる手
   段、上記液体中の気泡発生部分に超音波を発射す
   る手段、上記気泡発生部分を透過した上記超音
   波、または上記気泡発生部分にて反射された上記
   超音波の上記気泡の共振周波数によつて変調され
   た信号を受信する受信手段、上記受信手段によつ
   て受信された信号から上記気泡の共振周波数を抽
   出し上記気泡を取り囲む圧力を算出する演算手段
   とを備えたことを特徴とする生体組織内圧計測装
   置。