JPH04200539A - 超音波探触子及び血流測定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は血流の測定に用いて好適な超音波探触子及び血
流測定装置に関する。

〔発明の概要］ 本発明の第１の発明は血流測定に用いて好適な超音波探
触子に関し、被検体の血管の長手方向と交叉する様に走
査される第１の探触子と、振動子の長手方向とこの振動
子の配列方向が直交しない様構成させた第２の探触子と
を具備させることで操作が簡単な超音波探触子を得る様
にしたものである。

本発明の第２の発明は血流測定装置に関し、被検体の血
管の長手方向と交叉する様になす走査手段と、走査手段
によって走査することで血管の位置を判定する判定手段
と、判定手段によって判定した血管の中心位置にドプラ
信号を得るために斜めの超音波ビームを照射するビーム
発生信号を具備させることで被測定血管を自動的に検知
し、再現性の良い血流測定を行なう様にしたものである
。

〔従来の技術〕

従来から生体内の血流速度の測定等にはドプラ法を用い
たものがあり、例えば第９図図示の様にパルスドプラ法
とよばれるものは探触子（１）から被検体の血管等の測
定部位に向けて超音波パルスを発射し、その反射波を受
信するとドプラ効果により、周波数は所定量偏移して戻
って来る。この偏移周波数ｆｄは送信周波数をｆｏとし
、血流速度をＶ、ビームの入射角をθ、Ｃを音速とすれ
ばし で求めることが出来る。

この（１）式から解る様にｆｏが高く、θが零に近い程
、ｆｄは大きな値になることに成る。

上述の如きドプラ法を用いて、血流速度を計測する方法
として、デュプレックス法と呼ばれる血流針もよく知ら
れている。このデュプレックス法は断層像を形成するた
めの探触子とドプラビームを送受信する探触子とを有し
、これら両探触子を切換えて、血流測定を行なうもので
、超音波探触子としては基本的には２種類の方式が知ら
れている。第１の超音波探触子（５ａ）は第１０図に示
す様に断層像を得るための第１の探触子（３）とドプラ
ビームを送受信するための第２の探触子（４）を別々に
設けて、断層用ビーム（６）及びドプラ用ビームを被検
体内に照射出来る構成であり、第２の超音波探触子（５
ｂ）は第１１図に示す様に断層用の探触子とドプラ用ビ
ームを送受信する探触子を単一の探触子（８）で共用す
る様にしたものである。

上述の様な超音波探触子を用いて、デュプレックス法に
よって血流測定を行なうには第１の探触子（３）又は第
１又は第２の探触子（８）で超音波の断層用ビーム（６
）を被検体内に送受信してＢモードの断層像、例えば血
管（２）の断層図を第１１図の様に得る。

次に得られたこの断層像を基に、ＣＲＴ上にマーカ等で
血流測定部位（９）を特定する。

次に特定された血流測定部位（９）に向って、第２の探
触子（４）又は第１及び第２の探触子（８）からドプラ
用ビーム（７）を送受信する。

次に、受信したドプラ信号を抽出して、第９図で説明し
た方法等で偏移周波数ｆｄ等から血管（２）内の血流Ｖ
等が求められる様に成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の従来構成のデュブレンクス方弐の超音波探触子、
例えば、第１１図示の様に第１及び第２の探触子（８）
を用いて、断層用ビーム（６）を被検体の血管（２）方
向に送受信し、ＢモードでＣＲＴ上に断層像を得た後に
血流測定部位（９）を指定して、同じ第１及び第２の探
触子（８）を用いてドプラ用ビーム（７）を被検体の血
管（２）方向に送受信したとする。これらの断層用ビー
ム（６）及びドプラ用ビーム（７）はＸ。

２面内に送受信される。この時、例えばドプラ用ビーム
（力によって血管の有無を探し当てるためには超音波探
触子を被検体の体表に沿って移動させることで血管の空
間的な同定探索を行なわなければならない。そのため操
作者の微妙な手技が要求される問題があった。

本発明は畝上の問題点に鑑み成されたもので、２個の位
置的に固定された探触子によって血管を自動的に検知出
来る超音波探触子及び血流測定装置を提供しようとする
ものである。

（課題を解決するための手段〕 本発明の超音波探触子はその例が第２図及び第３図に示
されている様に、被検体の血管（２）の長手方向と交叉
する様に走査される第１の探触子（３）と、振動子（１
０）の長手方向とこの振動子（１０）の配列方向が直交
しない様に構成させた第２の探触子（４）とを具備させ
て成るものであり、本発明の血流測定装置はその例が第
１図に示されている様に、被検体の血管の長手方向と交
叉する様になす走査手段（３）と、走査手段（３）によ
って走査することで血管（２）の位置を判定する判定手
段（１６）と、この判定手段（１６）によって判定した
血管の中心位置にドプラ信号を得るために斜めの超音波
ビームを照射するビーム発生手段（４）を具備して成る
ものである。

〔作用〕

本発明の超音波探触子及び血流測定装置は、第１の探触
子（３）から送信されたビームによって血管位置が探索
され、振動子の長手方向と直交しない様に配列した第２
の探触子の自動走査によって血管中心位置が同定され、
この中心位置に超音波ビームを照射することで、操作が
簡単で再現性が良く、血流を自動的に検知出来るものが
得られる。

（実施例〕 以下、本発明の超音波探触子及び血流測定装置の一実施
例を第１図乃至第８図について詳記する。

第１図は本発明の血流測定装置の系統図を示すものであ
るが、全体的構成を説明するに先だち第２図及び第３図
で血流測定装置に用いる本例の超音波探触子を説明する
。

第２図Ａは本例の超音波探触子の側面図、第２図Ｂは正
面図である。第２図Ａ及びＢに於いて、第１の探触子（
３）及び第２の探触子（４）は略長方体状のケーシング
（５）内に収納され、第１及び第２の探触子（３）及び
（４）は複数の振動子（１０）　（１０）・・・・より
構成されている。これら振動子（１０）　（１０）・・
・・は電極を介してケーブル（５ｃ）に接続され、以下
第１図で説明する様に走査スイッチ（１１）に接続され
、例えば、電子リニア走査等が成される。

上述のケーシング（５）内にはバッキング材及び第１及
び第２の整合層でサンドインチ状に挟み込まれた短冊型
、或は棒状のチタン酸バリウム、ＰＺＴ等の超音波の振
動子（１０）　（１０）・・・・を有する。この振動子
（１０）　（１０）・・・・はＩＩａ幅程度のものが例
えば、１３Ｃ１１１中に１２８個程度並べて配置される
。更に走査スイッチ（１１）等も配設されている。第１
の探触子（３）の振動子（１０）　（１０）・・・・の
配列方向軸は電子リニア走査される方向であり、第３図
Ａ、Ｂに示される様に、被検体の血管（２）の長手方向
と直交する方向を可とし、血管をよぎる面を少くとも２
面以上持つ様に配列方向軸を選択する。更に第２の探触
子（４）の振動子（１０）　（１０）・・・・の配列方
向軸は同じく電子リニア走査される方向であり、短冊型
に形成された振動子（１０）　（１０）・・・・の長手
方向と直交しない様に配列される。又、超音波探触子（
５）の平面内で第１及び第２の探触子（３）及び（４）
の配列方法は、第２図Ｂに示す様に、第１の探触子（３
）の長手方向の長さＬ内に破線（３１ａ）　（３１ｂ）
で示す様に第２の探触子（４）を傾けて配置するを可と
する。勿論、第２の探触子（４）を傾けて配する場合に
破線（３１ａ）（３１ｂ）よりはみ出す様に配してもよ
く、第２図Ｂの様に右上りでなく左上りに配置してもよ
い。第３図Ａ、Ｂは被検体の体表上に配置した超音波探
触子（５）と血管の位置関係を示す模式図で第３図Ａは
第３図ＢのＡ−Ａ断面矢視図であり、第３図Ａに示す様
に第１の探触子（３）はＳ−３方向のリニア走査によっ
て、血管の上側の管面部（２ａ）と下側の管面部（２ｂ
）をよぎって走査される。

次に本例の血流測定装置を第１図によって詳記する。

第１図で（３）（４）は第２図及び第３図で説明した第
１及び第２の探触子で、これら探触子（３）（４）を構
成する複数の振動子（１０）　（１０）・・・・の各々
は電極を介して走査スイッチ（１１）に接続されている
。マイクロコンピュータ（以下ＣＰＵ）（２７）のバス
を介して制御される走査制御回路（２９）は送信フォー
カス回路（１３）と受信フォーカス回路（１４）並に走
査スイッチ（１１）を制御し、送信フォーカス回路（１
３）で探触子駆動回路（１２）が駆動され、この探触子
駆動回路（１２）によって走査スイッチ（１１）が動作
して、第１及び第２の探触子（３）　（４）を例えば、
電子リニア走査して血管等に向けて超音波を送信する。

第１及び第２の探触子走査によって送信した超音波の反
射波信号は再び第１及び第２の探触子（３）及び（４）
で受信し、走査スイッチ（１１）及び受信フォーカス回
路（１４）を介して増幅検波回路（１５）並にドプラ復
調検波回路（２５）に供給され、増幅検波回路（１５）
で増幅、検波された反射波信号は血管判定回路（１６）
に供給されて、血管径データ及び血管位置データが検出
され、パスを介してＣＰ　Ｕ　（２７）内のメモリ等に
格納される。ドプラ復調・検波回路（２５）で復調検波
された反射波信号はアナログ−デジタル変換回路（２６
）でデジタル化されて、同じくドプラデータとしハスを
介し、ＣＰ　ＩＪ　（２７）のメモリ等に記憶され、こ
れら記憶データに基づいてＣＰ　Ｕ　（２７）は血流速
度を演算してＣＲＴ等の表示手段（３０）に血流速波形
を表示すると共に図示しない記録装置等に記録等を行な
う。尚、（２８）は血流測定装置のキーボードを示して
いる。

血管判定回路（１６）は例えば、第１図に示す様に増幅
検波回路（１５）の出力を比較回路（１７）の第１の入
力端子に供給し、この比較回路（１７）の第２の入力端
子に供給されている基準電圧源（１８）からの基準電圧
と比較される。比較回路（１７）から取り出された比較
出力は制御ロジック回路（１９）に供給される。制御ロ
ジック回路（１９）からは第１のカウンタ（２０）及び
第１及び第２のラッチ回路（２３）　（２４）に制御信
号が供給され、第１のカウンタ（２０）のカウントを開
始させる。発振回路（２２）は所定の発振周期でクロッ
クを発生して第１及び第２のカウンタ（２０）及び（２
１）に基準クロックを供給する。第２のカウンタ（２１
）には走査制御回路（２９）等から送信トリガ信号が供
給され、これら第１及び第２のカウンタ（２０）　（２
１）のカウント値を第１及び第２のラッチ回路（２３）
及び（２４）でラッチし、このラッチ値を血管径データ
及び血管位置（深さ）データとしてＣＰ　Ｕ　（２７）
に供給する様に成されている。

上述の構成の超音波探触子と血流測定装置の動作を以下
説明する。

被検体の血管（２）がその直下にあると思われる体表位
置に第３図ＡＢの様に超音波探触子（５）を固定バンド
或は粘着テープ等を用いて固定する。この固定方法は先
にも述べた様に第１の探触子（３）の走査方向と血管（
２）の長手方向とが略直交する様に固定する。次にキー
ボード（２８）を操作し、ＣＰＵ（２７）→走査制御回
路（２９）→送信フォーカス回路（１３）→探触子駆動
回路（１２）の糸路を経て走査スイッチ（１１）を第１
の探触子（３）に接する様に切換えると共に走査スイッ
チ（１１）を介して第１の探触子（３）をパルス駆動し
、被検体内の血管（２）に向けて超音波ビームを放射さ
せ、走査する。この時の使用振動子素子は第１の探触子
（３）のすべての振動子（１０）を励振するのではなく
、電子リニア走査の様に複数の素子群毎に例えば、第４
図Ａに示す様に血管（２）上の所定の振動子（１０）か
ら成る第１の素子群（３ａ）を駆動させることで超音波
ビーム（３２）が放射される。第１の探触子（３）から
放射された超音波ビーム（３２）は血管（２）の土管部
（２ａ）と上管部（２ｂ）で反射され、その反射波は再
び第１の探触子（３）に受信されるので走査スイッチ（
１１）及び受信フォーカス回路（１４）を通すことで第
４図Ｂに示すように、表示手段（３０）にＡモードで血
管（２）の上管部（２ａ）及び上管部（２ｂ）での反射
波（２ａ　’）及び（２ｂ’）が得られる。

尚、第４図Ｂで（３３）は送信トリガ信号である。即ち
、血管の判別を行なうには受信フォーカス回路（１４）
で受信した反射波を増幅検波回路（１５）で増幅し、包
絡線検波した後に、比較回路（１７）に供給し、基準電
圧と比較する。血管（２）の様な円筒状体物ではその直
径付近を超音波ビーム（３２）が通過した時に、血管壁
と超音波ビームの成す角度が垂直となるので最も強い反
射が起きる。依って、この比較回路（１７）の出力を表
示手段（３０）に供給すれば第４図Ｂの様に血管（２）
の有無は容易に判断出来る。この様な血管の有無の判別
に加えて、本例では血管判別回路（１６）内に血管径デ
ータ及び血管位置データ（深さ）の同定を行なう計測回
路を配設している。血管（２）の直径データを得るには
比較回路（１７）の出力を制御ロジック回路（１９）に
供給し、この制御ロジック回路（１９）から第４図Ｂに
示す血管（２）の土管部（２ａ）で得られる土管部反射
波（２ａ’）位置から所定幅のカウントクロンクを発生
するカウンタ（２０）のカウントを開始させ、上管部（
２ｂ）で得られる上管部反射波（２ｂ’）位置でカウン
タ（２０）のカウントを停止させる様にし、これらデー
タを第１のラッチ回路（２３）にラッチさせて、ＣＰ　
Ｕ　（２７）で血管径データを基に血管の直径を演算す
ればよい。

血管中心位置は直径を１／２にした値である。又、第２
のカウンタ（２１）は第４図Ｂに示す様に体表から血管
（２）の位庫迄の深さをｄ、、即ち、血管位置データを
カウントするためのもので送信トリガ信号（３３）が第
２０カウンタ（２１）に供給された時点で発振回路（２
２）からの基準クロックのカウントを開始し、上管部（
２ａ）又は上管部（２ｂ）の血管壁反射波位置（２ａ　
’）又は（２ｂ’）でカウントを停止させる様にし、こ
れらデータを第２のラッチ回路（２４）でラッチして血
管位置データとしてＣＰ　Ｕ　（２７）に供給し、これ
らデータを基に血管位置がＣＰ　Ｕ　（２７）で同定さ
れる。上述の各データはＣＰ　Ｕ　（２７）内のＲＡＭ
に格納されることは勿論である。

上述の様な走査が第１の探触子（３）のすべての振動子
（１０）　（１０）・・・・について行なわれる。即ち
、走査スイッチ（１１）の設定を順次変更し、第１の素
子群（３ａ）位置を第２〜第ｎ素子群位置へと順次シフ
トする様な電子リニア走査が行なわれ、夫々の位置で血
管の有無、血管径、血管位置（深さ）の測定が行なわれ
る。この様に電子リニア走査で得られたデータのうちで
ＣＰ　Ｕ　（２７）は血管データの妥当性を以下の様に
判断する。

今、血管径＝Ｒ（ｎ）、血管深さ＝Ｄ　（ｎ）、血管（
２）の有無（１：有、Ｏ：無）　＝Ｂ　（ｎ）とする。

ここで（１−ｎ）は走査線の番号。ここでｎが、ｊ≦ｎ
≦にの範囲でＢ　（ｎ）＝１となった場合には以下の条
件で血管データとしての妥当性が保障される。

Ｒ（ｎｓｍｘ）　＞Ｒ（ｎｓｍｘ−１）　＞Ｒ（ｎ＋＋
＋ｍｘ−２）　＞　”　’−＞Ｒ（ｊ）Ｒ（ｎ、、Ｘ）
　＞Ｒ（ｎ、、、＋　１）　＞Ｒ（ｎ、、、＋２）　＞
　・・−＞Ｒ（ｋ）　”　”　（１）Ｄ（ｎｍｍｘ）　
＜ｐ（ｎ、ａｘ−１）　＜Ｄ（ｎａａｘ−２）　＜−・
−＜Ｄｃｊ）Ｄ　（ｎｓ−Ｘ）　＜　Ｄ（ｎ−ｘ　＋　
１）　＜Ｄ　（ｎ−−−＋　２）　＜　”　”　＜　Ｄ
（ｋ）　”　・・（２）ただし、ｎ□８はＲ（ｎ＋ｓｍ
ｘ）　　＝＋ｎａｘ（Ｒ（ｎ））　ｊ　　≦ｎ≦にとな
る番号。

上述したと同様に血管（２）の有無、血管径、血管深さ
を第２の探触子（４）の走査スイッチ（１１）を切換え
てリニア走査することで第５図に示す様に第２の探触子
（４）下の血管（２）の中心位置（３６）が求められる
。第５図で（３４）は第１の探触子（３）を矢印で示す
走査方向（３５）に走査した時に求められた血管（２）
の中心位置であり、（３６）は傾けた第２の探触子（４
）を矢印（３７）で示す方向に走査した時の血管（２）
の中心位置であり、この２つの中心位置（３４）及び（
３６）を結ぶ方向が血管血流方向（３８）であることか
ら血流方向も同定される。同時に第１の探触子（３）に
よって求められた中心位置（３４）を通るドプラ用ビー
ム（７）を発生させる第２の探触子（４）の使用素子群
（４０）の選択が成されると共にその遅延時間の設定も
ＣＰ　Ｕ　（２７）で成され、これによって送信フォー
カス回路（１３）、受信フォーカス回路（１４）並に走
査スイッチ（１１）の設定が成される。その結果第６図
及び第７図に示す様に第２の探触子（４）の使用素子群
（４０）からドプラ用ビーム（７）が放射されて超音波
パルスドプラ計測が行なわれＣＰ　Ｕ　（２７）で第９
図で説明した様な分析が行なわれ、先に求めた血管血流
方向から血流方向角度θを求め、この角度で補正を行な
った血流速度波形が第８図の様に表示手段（３０）に表
示される。

上記した設定は測定開始時、オペレータからの較正指示
時、或は予め設定した所定周期毎に行なう様に成される
。

上述の実施例では第１及び第２の探触子（３）及び（４
）の走査をリニア走査する場合を説明したが、電子セク
タ方式、メカニカルセクタ方式等種々変更し得る。又、
血管の有無の判定も、比較器で判定することに限定され
るものでなく種々の方法があることは明白である。

本例によれば、血管の空間的な同定を第１及び第２の位
置的に固定した探触子で自動的に検知出来るので操作者
の微妙な手技を必要とせず、操作が簡単で再現性の良好
な超音波探触子及び血流測定装置を得ることが出来る。

〔発明の効果〕

本発明の超音波探触子及び血流測定装置によれば、血管
を自動的に検知し、簡単な操作で血流測定を行うことが
出来ると共にその再現性もよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波探触子及び血流測定装置の一実
施例を示す系統図、第２図は本発明の一実施例を示す超
音波探触子の構成図、第３図は探触子と血管位置関係説
明図、第４図は超音波ビームの発生方法及び血管による
反射波の説明図、第５図は血管血流方向の決定方法説明
図、第６図はドプラビーム設定の為の超音波探触子の平
面図、第７図はドプラビーム設定の為の超音波探触子と
血管との関係図、第８図は血流速波形図、第９図は従来
の血流測定の為のドプラ法の説明図、第１０図は従来の
分離型探触子の構成図、第１１図は従来の単一探触子の
構成図である。 （２）は血管、（３）は第１の探触子、（４）は第２の
探触子、（５）　（５ａ）　（５ｂ）は超音波探触子、
（８）は第１及び第２の探触子、（１６）は血管判定回
路、（２７）はＣＰＵ、（３０）は表示手段である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検体の血管の長手方向と交叉する様に走査される
   第１の探触子と、 振動子の長手方向と該振動子の配列方向が直交しない様
   に構成させた第２の探触子とを具備して成ることを特徴
   とする超音波探触子。 ２、被検体の血管の長手方向と交叉する様に走査する様
   になす走査手段と、 上記走査手段によって走査することで血管の位置を判定
   する判定手段と、 上記判定手段によって判定した血管の中心位置にドプラ
   信号を得るために斜めの超音波ビームを照射するビーム
   発生手段を具備して成ることを特徴とする血流測定装置
   。