JPH0368690B2 - - Google Patents

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JPH0368690B2
JPH0368690B2 JP59244586A JP24458684A JPH0368690B2 JP H0368690 B2 JPH0368690 B2 JP H0368690B2 JP 59244586 A JP59244586 A JP 59244586A JP 24458684 A JP24458684 A JP 24458684A JP H0368690 B2 JPH0368690 B2 JP H0368690B2
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JP
Japan
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cardiac output
temperature
blood
blood flow
flow velocity
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Shigekazu Sekii
Susumu Tanabe
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Terumo Corp
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Publication date
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Priority to CA000495845A priority patent/CA1271527A/en
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Publication of JPH0368690B2 publication Critical patent/JPH0368690B2/ja
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/026—Measuring blood flow
    • A61B5/0275—Measuring blood flow using tracers, e.g. dye dilution
    • A61B5/028—Measuring blood flow using tracers, e.g. dye dilution by thermo-dilution
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/026—Measuring blood flow
    • A61B5/029—Measuring or recording blood output from the heart, e.g. minute volume

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 (1) 技術分野 本発明は心機能検査を行う場合に用いられる心
拍出量測定装置に関するものである。
(2) 先行技術及びその問題点 従来、心機能検査のため右心カテーテル法によ
つて心拍出量を測定するには指示薬希釈法が用い
られているが、指示薬希釈法の一方法である熱希
釈法について以下に説明する。
右心カテーテル法では顎静脈、大腿静脈、肘帯
静脈等よりカテーテル２０が導管され、上大静脈
あるいは下大静脈、右心房、右心室を経てその先
端が肺動脈に位置するよう留置される（第１図）。
カテーテル２０には右心房に位置するように注入
口２１と肺動脈に位置するようにサーミスタ２２
が配置されている。いま注入口２１より血液温度
より高温もしくは低温の液体が注入されると、液
体の温度が右心房、右心室において拡散され、希
釈される。この希釈された温度を肺動脈に位置し
たサーミスタ２２によつて検知し、その希釈曲線
（時間に対する温度変化の図）（第２図）の面積等
からスチユワート・ハミルトン法による(1)式によ
つて心拍出量を算出する。
C.O.＝Si・Ci・（Tb−Ti）・Vi／Sb・Cb・∫
∞／0△Tbdt…(1) ここで、 C.O.：心拍出量、Si：注入液体の比重、 Ci：注入液体の比熱、Vi：注入液体量、 Ti：注入液体の温度、Tb：血液の温度、 Sb：血液の比重、Cb：血液の比熱、 ∫∞ 0△Tbdt：熱希釈曲線の面積である。
しかし、上記した熱希釈法もしくは指示薬希釈
法を用いた心拍出量測定装置は、測定が間欠的で
あり、連続的な心拍出量の計測には使用できな
い。また頻回にわたつて測定しようとすると、注
入する液体の総量が増え、被験者の負担が増大す
るとともに、操作による感染の危険性も増大し、
好ましくない。
発明の目的 本発明は以上述べたような従来の問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的は心拍出量の連
続的な計測が可能で、かつ被験者の負担軽減及び
感染の危険性の減少が図られる心拍出量測定装置
を提案することにある。
発明の構成 上記目的を達成する本発明の心拍出量測定装置
は、液体の注入部を有し、液体により希釈された
血液温度を検知する第１の感温素子及び加熱手段
により加熱される第２の感温素子を内蔵したカテ
ーテル型センサと、 前記第１の感温素子から血液温度を検出する第
１の検出手段と、 該第１の検出手段が検出した血液温度を用いて
熱希釈法により心拍出量を演算する熱希釈法心拍
出量演算手段と、 前記第２の感温素子に所定の電流を供給する電
流供給手段と、 加熱された第２の感温素子の温度と抵抗値また
は両端の電圧とを検出する第２の検出手段と、 該第２の検出手段の信号と前記電流供給手段の
供給する電流値と前記第１の検出手段が検出した
血液温度とにより血液速を演算する血流速演算手
段と、 前記熱希釈法心拍出量演算手段によつて演算さ
れた心拍出量と血流速演算手段によつて演算され
た血流速の関数として血管断面積を求め、較正値
として保持する比較・較正手段と、 保持されている前記較正値と新たに求められる
血流速から心拍出量を演算する心拍出量演算手段
とを備えることを特徴とする。
また本発明は第２の感温素子が自己発熱型サー
ミスタから成ることを特徴とする。
また本発明は熱希釈法に基づいて心拍出量を演
算する熱希釈法心拍出量演算手段が、注入液量、
注入液温度、注入液比重、注入液比熱、血液温
度、血液比重、および熱希釈曲線の積分値とから
心拍出量を演算することを特徴とする。
また本発明は血流速を演算する血流速演算手段
が、定電流値と血液温度と加熱された自己発熱型
サーミスタの温度および抵抗値もしくは電位差と
から血流速を演算する手段から成ることを特徴と
する。
また本発明は比較・較正手段が熱希釈法心拍出
量値と血流速値から血管断面積を比較演算する演
算手段と、演算された値を保持するサンプルホー
ルド手段から成ることを特徴とする。
また本発明は液体の注入部を有し、液体により
希釈された血液温度を検知する第１の感温素子及
び加熱手段により加熱される第２の感温素子を内
蔵したカーテル型センサと、 前記第１の感温素子から血液温度を検出する第
１の検出手段と、 該第１の検出手段が検出した血液温度を用いて
熱希釈法により心拍出量を演算する熱希釈法心拍
出量演算手段と、 前記第２の感温素子に所定の電流を供給する電
流供給手段と、 加熱された第２の感温素子の温度と抵抗値また
は両端の電圧とを検出する第２の検出手段と、 該第２の検出手段の信号と前記電流供給手段の
供給する電流値と前記第１の検出手段が検出した
血液温度とにより血液速を演算する血流速演算手
段と、 前記熱希釈法心拍出量演算手段によつて演算さ
れた心拍出量と血流速演算手段によつて演算され
た血流速の関数として血管断面積を求め、較正値
として保持する比較・較正手段と、 保持されている前記較正値と新たに求められる
血流速から心拍出量を演算する心拍出量演算手段
と、 前記較正値の更新を指示する指示手段と、 該指示手段の指示に基づいて前記熱希釈法心拍
出量演算手段と前記血流速演算手段とを起動し、
新しい較正値を求めて前記較正値を更新する較正
値更新手段とを備えることを特徴とする。
発明の具体的説明及び効果 以下、本発明を一実施例を示す図面に従つて詳
細に説明する。
第３図は本発明の一実施例に係る心拍出量測定
装置のブロツク図である。図において、１０は心
拍出量測定装置の本体、１はカテーテル型セン
サ、１ｂはサーミスタ、熱電対等の第１の感温素
子、１ａは第２の感温素子として機能する自己発
熱型サーミスタ等サーミスタ、１１は定電流回
路、１２は血液温度検出回路、２０は定電圧回
路、１３は熱希釈心拍出量演算回路、１４は第２
の温度検出回路、１５は血流速演算回路、１６は
比較・較正回路、１７は心拍出量演算回路、１８
は表示回路、１９は記録計出力端子である。
カテーテル型センサ１には肺動脈血液温度を検
知する感温素子１ｂと例えば定電流回路１１によ
つて定電流で加熱されるとともに自己の温度を検
知する自己発熱型のサーミスタ１ａが内蔵されて
いる。サーミスタ１ａは自己発熱型サーミスタに
限られることはなく、発熱量が一定のヒータ等で
加熱される一般的なサーミスタ等の感温素子でも
よいが、自己発熱型サーミスタの方が構造的にも
組込み易く、機能的にも安定した発熱量と検出が
可能となり有利である。このカテーテル型センサ
１は前述したように、右心カテーテル法によつて
肺動脈まで導入される。
感温素子１ｂはサーミスタまたは熱電対等から
成り、リード線１ｅおよびカテーテル型センンサ
１のコネクタ１ｄおよびコネクタ１０ａを介して
感温素子１ｂを駆動する定電圧回路２０及び血液
の温度を計る血液温度検出回路１２に接続され、
感温素子１ｂにより検知された肺動脈血液温度の
信号は血液温度検出回路１２によつて信号処理に
適した温度信号として検出される。
血液温度検出回路１２は熱希釈心拍出量演算回
路１３に接続され、熱希釈法による心拍出量を計
測する際、血液温度検出回路１２は熱希釈法によ
つて心拍出量を演算する熱希釈法心拍出量演算回
路１３に温度信号を伝送する。熱希釈心拍出量演
算回路１３は上記温度信号を受け取り、前述した
スチユワート・ハミルトン法に基づいて熱希釈法
による心拍出量（C.O）を演算する。
また、カテーテル型センサ１に内蔵されるサー
ミスタ１ａはリード線１ｃ、コネクタ１ｄおよび
コネクタ１０ａを介して加熱サーミスタ温度検出
回路１４に接続されている。サーミスタ１ａによ
り検知された加熱温度の信号は、過熱サーミスタ
温度検出回路１４に送られ、この回路１４によつ
て血流速を演算するのに用いられる加熱されたサ
ーミスタの抵抗値もしくは電位差ならびに温度が
電気信号として信号として検出される。加熱サー
ミスタ温度検出回路１４および血液温度検出回路
１２は、血流速演算回路手段１５に接続され、血
流速回路１５によつて血流速が演算される。
連続的なサーミスタの加熱による熱式流量測定
のための血流速の演算方式に関して、その原理と
方法を以下に具体的に示す。
サーミスタ１ａの抵抗値をRtとし、定電流回
路１１によつてサーミスタ１ａに与えられる電流
値１ｃとすると、サーミスタ１ａが加熱され発生
する単位時間あたりの熱量はIc2・Rtになる。
血流速νなる血液中に加熱されたサーミスタ１
ａが置かれた場合、加熱されたサーミスタ１ａは
血流速νに依存して冷却され、その冷却される熱
量は血液温度をTb、加熱されたサーミスタ温度
をTt、比例定数をＫとすると、Ｋ・ν・（Tt−
Tb）であり、加熱され発生する熱量と冷却され
る熱量とが等しくなるような温度にサーミスタ１
ａが保たれることになる。上記のことを式で表わ
すと(2)式になる。
Ic2・Rt＝Ｋ・ν・（Tb−Tb） …(2) (2)式から、血流速を求める(3)式が導かれる。
ν＝１／Ｋ・Ic2・Rt／（Tt−Tb）＝１／Ｋ・Ic・Vo／
（Tt−Tb）…(3) 但し、Vo＝Rt・Ic 尚、加熱サーミスタは定電流回路１１によつて
駆動されているため抵抗値を検出する代わりに加
熱サーミスタのリード線両端の電位差を検出して
も良い。
(3)式において明らかなように、加熱されたサー
ミスタの抵抗値Rtもしくは電位差Voおよび加熱
されたサーミスタ１ａの温度Tt、血液温度Tb、
定電流値Ic、比例定数Ｋによつて血流速νが求め
られる。加熱されたサーミスタ１ａの抵抗値Rt
もしくは電位差Voおよび加如熱されたサーミス
タ１ａの温度Ttは、加熱サーミスタ温度検出回
路１４により、血液温度Tbは血液温度検出回路
１２より、血流速演算回路１５に与えられ、血流
速演算回路１５によつて血流速が演算される。
尚、定電流値Icは定電流回路１１の電流を検出し
ても対応できるが、比例定数Ｋと同様に定数項と
して血流速演算回路１５に与えておくことも可能
である。
血流速演算回路１５および熱希釈法心拍出量測
定回路１３は、後述の血管断面積を演算する演算
手段とその演算された値を保持するサンプルホー
ルド手段から成る比較・較正回路１６に接続さ
れ、比較・較正回路１６によつて熱希釈法心拍出
量値と血流速値とが比較される。いま、肺動脈の
血管断面積をＳとした場合、心拍出量値C.O.と血
流速値νとの間には(4)式で示さるような関係があ
る。
C.O.＝Ｓ・ν …(4) したがつて、比較・較正手段１６によつて、心拍
出量測定回路１３で得られた心拍出量値と血流速
値とが比較され、(4)式中の血管断面積Ｓが較正値
としてホールドされる。このとき(3)式と(4)式とか
ら導かれる(5)式中のＳ／Ｋを較正値としてホール
ドすることも可能である。
C.O.＝Ｓ／Ｋ・Ic2・Rt／（Tt−Tb）＝Ｓ／Ｋ・Ic・Vo
／（Tt−Tb）…(5) 比較・較正回路１６は、血流速演算回路１５と
ともに心拍出量演算回路１７に接続され、心拍出
量演算回路１７において、連続的に計測される血
流速に対して比較・較正回路１６によつてホール
ドされた較正値を乗ずることにより、連続的な心
拍出量値を得ることが可能となる。
また、心拍出量演算回路１７は表示回路１８お
よび記録計出力端子１９に接続され、心拍出量の
連続的な表示および記録が実現される。
なお、血管断面積Ｓは通常時間とともに変化す
る。従つて、一度血管断面積Ｓを較正値としてホ
ールドしても血管断面積Ｓの変化によつて、正確
な心拍出量が得られなくなることが起る。そこ
で、このような不利益が生じないように、適宜に
熱希釈法により熱希釈心拍出量演算手段１３で心
拍出量を計測し、そのときの熱式流量測定により
求めた流速から比較・較正回路１６で(4)式より新
たに血管断面積Ｓを求め、較正値としてホールド
するようにする。
次に、第４図のフローチヤートを用いて本実施
例の心拍出量測定装置の具体的動作を説明する。
なお、この種の装置はマイクロコンピユータに
よつて制御されるのが通常であるので、以下マイ
クロコンピユータが上述の実施例に従つて実行す
る制御フローチヤートに従い説明する。
制御部はオペレータから熱希釈法による心拍出
量の測定の指示があるかどうかをステツプS1で
調べる。この種の指示はマイクロコンピユータの
メモリ（RAM）の一部にフラグとしてオペレー
タからのスイツチによる指示が登録されているの
が一般である。ステツプS1で指示を確認すると、
ステツプS2でカテーテルセンサ１を介して液体
を注入する。次に血液温度検出回路１２で希釈さ
れた血液の温度を測定する（ステツプＳ３）。ス
テツプＳ４で熱希釈心拍出量演算回路１３は温度
検出回路１２から血液温度信号を受け、(1)式によ
り心拍出量を算出し、ステツプＳ５で熱式流量測
定法により血流速を測定し、ステツプＳ６で心拍
出量と血流速とから血管断面積を求め、算出した
較正値を比較・較正回路１６に保持する。
ステツプS1で熱希釈放による心拍出量の測定
指示がなければ、ステツプS7に進み、定電圧回
路２０を駆動し血液温度検出回路１２から血液温
度を測定し、血流速演算回路１５に出力する。次
にステツプS7で定電流回路１１を駆動しサーミ
スタ１ａを加熱する。次にステツプS9で加熱サ
ーミスタ温度検知回路１４はサーミスタ１ａによ
りサーミスタ１ａ自身の温度と抵抗値もしくは電
位差を検出し、血流速演算回路１５に出力する。
ステツプＳ１０で血流速演算回路１５は温度検知
回路１４からの温度及び抵抗値もしくは電位差、
温度検出回路１２（ステツプS7）からの血液温
度を受け取つて、(3)式によつて血流速を算出し、
ステツプS11で算出した血流速の値を心拍出量演
算回路１７に出力する。
次に、ステツプS12で心拍出量演算回路１７は
求められた血流速と比較・較正回路１６よりの較
正値（血管断面積Ｓ）からより心拍出量を求め、
その値を表示回路１８に表示し出力端子１９に出
力する。そして、ステツプS1で再び熱希釈法に
よる心拍出量測定指示があるまでは、ステツプ
S6からステツプS12までの処理により心拍出量の
連続的な計測を行う。
発明の具体的効果 この発明に関わる心拍出量測定装置は指示薬希
釈法もしくは、その一方法である熱希釈法による
心拍出量計測の如く間欠的な測定方法ではなく、
連続的にたとえばサーミスタなどの感温素子の加
熱による熱式流量測定法を併用しているので、連
続的な心拍出量の計測が可能である。
また熱希釈法では、測定が頻回に及ぶと、液体
の注入による被験者の負担が増大するが、本発明
による心拍出量測定装置では最小１回の液体注入
で連続計測に移行でき、被験者の負担が軽減され
るとともに煩雑な操作が簡便化され、感染の危険
性も減少する。
また、血管の断面積Ｓは通常時間とともに変化
する。そこで、適宜に熱希釈法により新たに心拍
出量を計測し、校正値を測定条件に対応するよう
更身することにより、被検者の負担を最小限にし
た連続測定が可能となつた。
なお、本発明では心拍出量計測と同時に血流速
を計測し、血管断面積を演算・ホールドしている
ので、血管径が円形の断面を有すると仮定すれば
(6)式より血管径をも容易に演算されることが想像
され、心機能検査上有用な血流速、血管断面積、
血管径についての知見を得るとも可能である。
Ｓ＝π（ｌ／２）2 …(6) Ｓ：血管断面積 ｌ：血管径
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の熱希釈法による心拍出量測定に
おいてカテーテルを留置させた状態を示す図、第
２図は液体注入による血液温度の変化を表わした
熱希釈曲線、第３図は本発明の一実施例に係る心
拍出量測定装置のブロツク図、第４図は一実施例
に係る心拍出量測定装置のフローチヤートであ
る。 主要な参照番号の説明 １……カテーテル型セ
ンサ、１ａ……サーミスタ、１ｂ……感温素子、
１０……心拍出量測定装置本体、１１……定電流
回路、１２……温度検出回路、１３……熱希釈心
拍出量演算回路、１４……加熱サーミスタ温度検
出回路、１５……血流速演算回路、１６……比
較・較正回路、１７……心拍出量演算回路、１８
……表示回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 液体の注入部を有し、液体により希釈された
    血液温度を検知する第１の感温素子及び加熱手段
    により加熱される第２の感温素子を内蔵したカテ
    ーテル型センサと、 前記第１の感温素子から血液温度を検出する第
    １の検出手段と、 該第１の検出手段が検出した血液温度を用いて
    熱希釈法により心拍出量を演算する熱希釈法心拍
    出量演算手段と、 前記第２の感温素子に所定の電流を供給する電
    流供給手段と、 加熱された第２の感温素子の温度と抵抗値また
    は両端の電圧とを検出する第２の検出手段と、 該第２の検出手段の信号と前記電流供給手段の
    供給する電流値と前記第１の検出手段が検出した
    血液温度とにより血流速を演算する血流速演算手
    段と、 前記熱希釈法心拍出量演算手段によつて演算さ
    れた心拍出量と血流速演算手段によつて演算され
    た血流速の関数として血管断面積を求め、較正値
    として保持する比較・較正手段と、 保持されている前記較正値と新たに求められる
    血流速から心拍出量を演算する心拍出量演算手段
    とを備えることを特徴とする心拍出量測定装置。 ２ 第２の感温素子が自己発熱型サーミスタから
    成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
    載の心拍出量測定装置。 ３ 熱希釈法に基づいて心拍出量を演算する熱希
    釈法心拍出量演算手段が、注入液量、注入液温
    度、注入液比重、注入液比熱、血液温度、血液比
    重、および熱希釈曲線の積分値とから心拍出量を
    演算することを特徴とする特許請求の範囲第１項
    に記載の心拍出量測定装置。 ４ 血流速を演算する血流速演算手段が、定電流
    値と血液温度と加熱された自己発熱型サーミスタ
    の温度および抵抗値もしくは電位差とから血流速
    を演算する手段から成ることを特徴とする特許請
    求の範囲第２項に記載の心拍出量測定装置。 ５ 比較・較正手段が熱希釈法心拍出量値と血流
    速値から血管断面積を比較演算する演算手段と、
    演算された値を保持するサンプルホールド手段か
    ら成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
    記載の心拍出量測定装置。 ６ 液体の注入部を有し、液体により希釈された
    血液温度を検知する第１の感温素子及び加熱手段
    により加熱される第２の感温素子を内蔵したカテ
    ーテル型センサと、 前記第１の感温素子から血液温度を検出する第
    １の検出手段と、 該第１の検出手段が検出した血液温度を用いて
    熱希釈法により心拍出量を演算する熱希釈法心拍
    出量演算手段と、 前記第２の感温素子に所定の電流を供給する電
    流供給手段と、 加熱された第２の感温素子の温度と抵抗値また
    は両端の電圧とを検出する第２の検出手段と、 該第２の検出手段の信号と前記電流供給手段の
    供給する電流値と前記第１の検出手段が検出した
    血液温度とにより血液速を演算する血流速演算手
    段と、 前記熱希釈法心拍出量演算手段によつて演算さ
    れた心拍出量と血流速演算手段によつて演算され
    た血流速の関数として血管断面積を求め、較正値
    として保持する比較・較正手段と、 保持されている前記較正値と新たに求められる
    血流速から心拍出量を演算する心拍出量演算手段
    と、 前記較正値の更新を指示する指示手段と、 該指示手段の指示に基づいて前記熱希釈法心拍
    出量演算手段と前記血流速演算手段とを起動し、
    新しい較正値を求めて前記較正値を更新する較正
    値更新手段とを備えることを特徴とする心拍出量
    測定装置。
JP59244586A 1984-11-21 1984-11-21 心拍出量測定装置 Granted JPS61125329A (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59244586A JPS61125329A (ja) 1984-11-21 1984-11-21 心拍出量測定装置
US06/799,001 US4685470A (en) 1984-11-21 1985-11-18 Cardiac output measurement system and method
DE3587891T DE3587891T2 (de) 1984-11-21 1985-11-19 Vorrichtung zur Messung des Herzzeitvolumens.
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