JPH05111485A - 超音波ドプラ血流速度測定装置 - Google Patents
超音波ドプラ血流速度測定装置Info
- Publication number
- JPH05111485A JPH05111485A JP27513291A JP27513291A JPH05111485A JP H05111485 A JPH05111485 A JP H05111485A JP 27513291 A JP27513291 A JP 27513291A JP 27513291 A JP27513291 A JP 27513291A JP H05111485 A JPH05111485 A JP H05111485A
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- Japan
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- blood flow
- flow velocity
- ultrasonic
- catheter
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Abstract
(57)【要約】
【目的】血流方向とカテーテル1が平行に配置されない
場合においても、超音波の入射角に影響されずに血流速
度の絶対値を測定する。 【構成】血管内に挿入するカテーテルに少なくとも2個
の超音波振動子10,20を備え、各振動子は各々血流
方向に対して異なった入射角を有する。これらの振動子
により超音波を送受信し、ドプラ偏移周波数演算部1
3,23により算出されたドプラ偏移周波数に基づき、
絶対値演算器31により超音波入射角によらない血流速
度の絶対値を求める。
場合においても、超音波の入射角に影響されずに血流速
度の絶対値を測定する。 【構成】血管内に挿入するカテーテルに少なくとも2個
の超音波振動子10,20を備え、各振動子は各々血流
方向に対して異なった入射角を有する。これらの振動子
により超音波を送受信し、ドプラ偏移周波数演算部1
3,23により算出されたドプラ偏移周波数に基づき、
絶対値演算器31により超音波入射角によらない血流速
度の絶対値を求める。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波振動子を備えた
カテーテルを血管内に挿入し、血流に対し超音波を送受
し、得られた超音波ドプラ信号に基づき血流速度を測定
する血流速度測定装置に関する。
カテーテルを血管内に挿入し、血流に対し超音波を送受
し、得られた超音波ドプラ信号に基づき血流速度を測定
する血流速度測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年医療技術の発達により、従来外科的
治療が困難であった疾病などに対しても手術が可能とな
り、治療ができるようになってきている。そして、この
ような複雑な手術は、その所要時間が長くなる傾向があ
り、この長い手術中適確な心機能のモニタを行い、患者
の容体を随時把握することは外科医等にとって非常に重
要なことである。
治療が困難であった疾病などに対しても手術が可能とな
り、治療ができるようになってきている。そして、この
ような複雑な手術は、その所要時間が長くなる傾向があ
り、この長い手術中適確な心機能のモニタを行い、患者
の容体を随時把握することは外科医等にとって非常に重
要なことである。
【0003】現在、手術中及び手術後の心機能のモニタ
としては、熱希釈法により心拍出量を求めるのが一般的
となっている。熱希釈法は右心房を通り肺動脈までカテ
ーテルを挿入し、このカテーテルより右心房に冷水を注
入し、肺動脈内の血液の温度をカテーテルに備えられた
温度センサによって検出し、この温度の経時変化から心
拍出量を算出する方法である。このように熱希釈法は血
液に冷水を注入する方法であるため、これを頻繁に行う
と血液濃度が薄くなり血液本来の機能が失われてしま
う。また、熱希釈法により測定される心拍出量は、冷水
注入時の瞬時の値であり、連続的に心拍出量を計測する
ことはできない。
としては、熱希釈法により心拍出量を求めるのが一般的
となっている。熱希釈法は右心房を通り肺動脈までカテ
ーテルを挿入し、このカテーテルより右心房に冷水を注
入し、肺動脈内の血液の温度をカテーテルに備えられた
温度センサによって検出し、この温度の経時変化から心
拍出量を算出する方法である。このように熱希釈法は血
液に冷水を注入する方法であるため、これを頻繁に行う
と血液濃度が薄くなり血液本来の機能が失われてしま
う。また、熱希釈法により測定される心拍出量は、冷水
注入時の瞬時の値であり、連続的に心拍出量を計測する
ことはできない。
【0004】しかし、患者管理において実際欲しい情報
は、随時の心機能データであり、また連続的にこれをモ
ニタできれば、更に良い。この点において、瞬時の心拍
出量しか測定できない熱希釈法は満足できる方法ではな
い。つまり、熱希釈法においては手術中の患者の容体の
急変を即座に検知し、これに対応することはできないの
である。
は、随時の心機能データであり、また連続的にこれをモ
ニタできれば、更に良い。この点において、瞬時の心拍
出量しか測定できない熱希釈法は満足できる方法ではな
い。つまり、熱希釈法においては手術中の患者の容体の
急変を即座に検知し、これに対応することはできないの
である。
【0005】このような熱希釈法の問題点を改善し、連
続的に心機能をモニタする装置を、CARDIOMET
ORICS社は開発している。この装置は、DOPCO
M(商品名)/FLOWCATH(商品名)と呼ばれ、
肺動脈に超音波ドプラ振動子を備えたカテーテルを挿入
し、受信された超音波ドプラ信号に基づき、血管内径及
び血流速度を測定することにより血流量すなわち心拍出
量を求め、これによって心機能のモニタを行うものであ
る。図5にこの装置のカテーテルの要部を示す。第1超
音波振動子51は血流方向に対し所定の角度をもって超
音波を送受するよう配置され、第2超音波振動子52及
び第3超音波振動子53はカテーテルに対し直角方向で
互いに反対の向きに超音波を送受するように配置されて
いる。この装置においては、一方向のみの超音波ドプラ
信号に基づき血流速度を求めている。すなわち、第1超
音波振動子51より送受された超音波のドプラ周波数偏
移よりこの超音波送受方向の速度成分(vα)を算出
し、更に超音波の血流方向に対する入射角(α)により
補正を行い血流速度の絶対値(v)を算出している。た
だし、ここでカテーテルは血流方向に平行に配置され、
超音波の入射角(α)は第1振動子のカテーテルに対す
る設置角に等しいとしている。式で示すと次式となる。
続的に心機能をモニタする装置を、CARDIOMET
ORICS社は開発している。この装置は、DOPCO
M(商品名)/FLOWCATH(商品名)と呼ばれ、
肺動脈に超音波ドプラ振動子を備えたカテーテルを挿入
し、受信された超音波ドプラ信号に基づき、血管内径及
び血流速度を測定することにより血流量すなわち心拍出
量を求め、これによって心機能のモニタを行うものであ
る。図5にこの装置のカテーテルの要部を示す。第1超
音波振動子51は血流方向に対し所定の角度をもって超
音波を送受するよう配置され、第2超音波振動子52及
び第3超音波振動子53はカテーテルに対し直角方向で
互いに反対の向きに超音波を送受するように配置されて
いる。この装置においては、一方向のみの超音波ドプラ
信号に基づき血流速度を求めている。すなわち、第1超
音波振動子51より送受された超音波のドプラ周波数偏
移よりこの超音波送受方向の速度成分(vα)を算出
し、更に超音波の血流方向に対する入射角(α)により
補正を行い血流速度の絶対値(v)を算出している。た
だし、ここでカテーテルは血流方向に平行に配置され、
超音波の入射角(α)は第1振動子のカテーテルに対す
る設置角に等しいとしている。式で示すと次式となる。
【0006】v=vα× cosα また、第2振動子52と第3振動子53とによって血管
内径(d)を測定し、これより断面積(A)を算出す
る。以上、求められた断面積(A)と血流速度(v)と
の積として血流量(Q)を算出し、これをもって心機能
のモニタを行う。
内径(d)を測定し、これより断面積(A)を算出す
る。以上、求められた断面積(A)と血流速度(v)と
の積として血流量(Q)を算出し、これをもって心機能
のモニタを行う。
【0007】Q=v×A
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前述のようにDOPC
OM(商品名)/FLOWCATH(商品名)装置にお
いては、カテーテルの向きと血流方向とは平行に配置さ
れていると仮定し、血流量の算出を行う。しかしなが
ら、血管の屈曲部の影響を受ける場合など、血流方向と
カテーテルの方向が必ずしも平行となるとは限らない。
このような場合を図6に示す。従って、超音波の入射角
は一定ではなく、これに基づき算出された血流速度
(v)及び血流量(Q)には誤差が含まれ、正確な血流
速度を測定することができないという問題がある。
OM(商品名)/FLOWCATH(商品名)装置にお
いては、カテーテルの向きと血流方向とは平行に配置さ
れていると仮定し、血流量の算出を行う。しかしなが
ら、血管の屈曲部の影響を受ける場合など、血流方向と
カテーテルの方向が必ずしも平行となるとは限らない。
このような場合を図6に示す。従って、超音波の入射角
は一定ではなく、これに基づき算出された血流速度
(v)及び血流量(Q)には誤差が含まれ、正確な血流
速度を測定することができないという問題がある。
【0009】本発明は、前記問題点を解決するためにな
されたものであり、血流方向に対する超音波の入射角に
影響されず、常に血流方向の速度を測定することができ
る血流速度測定装置を提供することを目的とする。
されたものであり、血流方向に対する超音波の入射角に
影響されず、常に血流方向の速度を測定することができ
る血流速度測定装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明に係る血流速度測定装置は、血管内に挿入す
るカテーテルを備え、前記カテーテルには超音波ドプラ
振動子が少なくとも2個設けられ、各振動子は各々血流
方向に対して異なった超音波の入射角を有し、更に本装
置は前記両振動子により各々送受信された超音波のドプ
ラ周波数偏移に基づき血流速度を算出する算出手段を有
するものである。
に、本発明に係る血流速度測定装置は、血管内に挿入す
るカテーテルを備え、前記カテーテルには超音波ドプラ
振動子が少なくとも2個設けられ、各振動子は各々血流
方向に対して異なった超音波の入射角を有し、更に本装
置は前記両振動子により各々送受信された超音波のドプ
ラ周波数偏移に基づき血流速度を算出する算出手段を有
するものである。
【0011】
【作用】本発明によれば、血流方向とカテーテルのなす
角度にかかわらず、常に血流速度の絶対値を測定するこ
とが可能となり、より正確な血流速度の測定を行うこと
ができる。
角度にかかわらず、常に血流速度の絶対値を測定するこ
とが可能となり、より正確な血流速度の測定を行うこと
ができる。
【0012】
【実施例】以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を
説明する。
説明する。
【0013】図1は本実施例の全体構成を示す図であ
る。カテーテル1には2個の超音波振動子10,20が
設けられ、各々の振動子に超音波励振信号を送出する送
信器11,21が各々の振動子に接続されている。超音
波振動子10,20はこの送信器11,21の信号に基
づき超音波を送信し、反射波を受信する。受信された反
射波は振動子10,20に接続された受信器12,22
にて受信され、更に受信器12,22に各々接続された
ドプラ偏移周波数演算部13,23に送出される。ドプ
ラ偏移周波数演算部13,23は送られてきた受信信号
に基づき血流速度の各々の超音波送受信方向の速度成分
を算出し、算出結果を絶対値演算部31に送出する。絶
対値演算部31は、前記算出された血流速度成分より、
血流速度の絶対値を算出する。そして、血流速度の絶対
値を表示部32に表示する。
る。カテーテル1には2個の超音波振動子10,20が
設けられ、各々の振動子に超音波励振信号を送出する送
信器11,21が各々の振動子に接続されている。超音
波振動子10,20はこの送信器11,21の信号に基
づき超音波を送信し、反射波を受信する。受信された反
射波は振動子10,20に接続された受信器12,22
にて受信され、更に受信器12,22に各々接続された
ドプラ偏移周波数演算部13,23に送出される。ドプ
ラ偏移周波数演算部13,23は送られてきた受信信号
に基づき血流速度の各々の超音波送受信方向の速度成分
を算出し、算出結果を絶対値演算部31に送出する。絶
対値演算部31は、前記算出された血流速度成分より、
血流速度の絶対値を算出する。そして、血流速度の絶対
値を表示部32に表示する。
【0014】これらの送信器11,21、受信器12,
22、ドプラ偏移周波数演算部13,23は、公知の超
音波ドプラ信号解析装置と同一の構成を有するものであ
り、その詳細な説明は省略する。
22、ドプラ偏移周波数演算部13,23は、公知の超
音波ドプラ信号解析装置と同一の構成を有するものであ
り、その詳細な説明は省略する。
【0015】図2はカテーテル1の先端部の詳細を示し
た図である。10,20は血流速度を測定するための超
音波振動子であり、血流に対し各々異なった入射角を有
するようにカテーテル1上に配置されている。41は熱
希釈法により血流量を測定するとき右心房内に冷水を注
入する注水孔であり、42は肺動脈内の血液の温度をサ
ーミスタにより検出する温度検出部である。43はカテ
ーテル1を血流に乗せて右心房を通り肺動脈まで送るバ
ルーンである。
た図である。10,20は血流速度を測定するための超
音波振動子であり、血流に対し各々異なった入射角を有
するようにカテーテル1上に配置されている。41は熱
希釈法により血流量を測定するとき右心房内に冷水を注
入する注水孔であり、42は肺動脈内の血液の温度をサ
ーミスタにより検出する温度検出部である。43はカテ
ーテル1を血流に乗せて右心房を通り肺動脈まで送るバ
ルーンである。
【0016】このバルーン43はゴムなどの伸縮性のあ
る材料から成り、通常はカテーテル1と密着している
が、他端より空気管を通して空気を注入すると膨らみ、
図に示すようにカテーテル1先端の一部にカテーテル1
の径より太い部分を形成する。カテーテル1の先端部を
頸静脈や大腿静脈より静脈内に挿入し、前述のようにバ
ルーン43を膨らませると、カテーテル1が大静脈92
の血流に乗って心臓に送られ右心房93、右心室94を
通り肺動脈95まで達する。そして、バルーン43内の
空気を抜きカテーテル1の位置を固定する。カテーテル
1が所定の位置に達した状態を図3に示す。この状態
で、前記超音波振動子10,20と温度検出部42は肺
動脈95内に位置するようにカテーテル1に配置され、
前記注水孔41は右心房93内に位置するようにカテー
テル1に配置されている。
る材料から成り、通常はカテーテル1と密着している
が、他端より空気管を通して空気を注入すると膨らみ、
図に示すようにカテーテル1先端の一部にカテーテル1
の径より太い部分を形成する。カテーテル1の先端部を
頸静脈や大腿静脈より静脈内に挿入し、前述のようにバ
ルーン43を膨らませると、カテーテル1が大静脈92
の血流に乗って心臓に送られ右心房93、右心室94を
通り肺動脈95まで達する。そして、バルーン43内の
空気を抜きカテーテル1の位置を固定する。カテーテル
1が所定の位置に達した状態を図3に示す。この状態
で、前記超音波振動子10,20と温度検出部42は肺
動脈95内に位置するようにカテーテル1に配置され、
前記注水孔41は右心房93内に位置するようにカテー
テル1に配置されている。
【0017】前述の2個の超音波振動子10,20より
血流に対し超音波を送信し、反射波を受波する。このと
きの血流方向に対する各々の超音波の入射角(α,α+
θ)が異なるようにカテーテル1上に配置されている。
その詳細を図4に示す。この各々の振動子により受信さ
れた反射波は各々受信器12,22により受信される。
これらの反射波の周波数はドプラ効果のため血流速度に
応じて周波数が偏移しており、これらの偏移周波数をド
プラ偏移周波数演算部13,23にて各々独立して算出
する。この両振動子10,20より得られたドプラ偏移
周波数(Δf1 ,Δf2 )と血流速度(v)との関係は
次式のように表される。
血流に対し超音波を送信し、反射波を受波する。このと
きの血流方向に対する各々の超音波の入射角(α,α+
θ)が異なるようにカテーテル1上に配置されている。
その詳細を図4に示す。この各々の振動子により受信さ
れた反射波は各々受信器12,22により受信される。
これらの反射波の周波数はドプラ効果のため血流速度に
応じて周波数が偏移しており、これらの偏移周波数をド
プラ偏移周波数演算部13,23にて各々独立して算出
する。この両振動子10,20より得られたドプラ偏移
周波数(Δf1 ,Δf2 )と血流速度(v)との関係は
次式のように表される。
【0018】 Δf1 = (2*fc )*v* cosα (1) Δf2 = (2*fc )*v*cos(α +θ) (2) fc 送信超音波の周波数 c 生体内の音速 v 血流速度 α 血流方向に対する送信超音波の入射角 θ 2つの超音波の送受信方向のなす角度 前2式よりαを消去すると次式が得られる。
【0019】 v={c/(2*fc *sinθ)} *{(Δf1 ) 2 −2*Δf1 *Δf2 *cosθ+(Δf2 ) 2 } 1/2 (3) この式に基づき絶対値演算器31は超音波入射角(α)
に影響されない血流速度(v)を算出する。このように
2方向より超音波を送受信することにより、カテーテル
1が血管の屈曲部などの影響を受け血流の方向との方向
が平行でない場合においても血流速度(v)が算出可能
となる。
に影響されない血流速度(v)を算出する。このように
2方向より超音波を送受信することにより、カテーテル
1が血管の屈曲部などの影響を受け血流の方向との方向
が平行でない場合においても血流速度(v)が算出可能
となる。
【0020】このように、超音波の入射角によらず血流
速度の絶対値を測定するためには、少なくとも2方向か
らドプラ計測を行えば良く、図4(A)に示した振動子
の配置で十分である。しかし、製造上の容易さと精度管
理の容易さとから、2個の振動子の配置方向は互いに直
交されれば更に望ましい。図4(B),(C)にこの場
合、つまりθ=90°の振動子の配置の例を示す。この
とき、式(3)は次式のように簡略化される。
速度の絶対値を測定するためには、少なくとも2方向か
らドプラ計測を行えば良く、図4(A)に示した振動子
の配置で十分である。しかし、製造上の容易さと精度管
理の容易さとから、2個の振動子の配置方向は互いに直
交されれば更に望ましい。図4(B),(C)にこの場
合、つまりθ=90°の振動子の配置の例を示す。この
とき、式(3)は次式のように簡略化される。
【0021】 v={c/(2*fc )}*{(Δf1 ) 2 +(Δf2 ) 2 } 1/2 (4) これらの振動子の配置では、振動子10,20の各々の
サンプル点を同一点とすることができないが、血管内の
血流速度を測定することを考えれば、サンプル点の深さ
は1cm程度であり、1mm四方の振動子を用いれば、この
場合各々のサンプル点の間隔は2cm以内に抑えることが
可能である。この程度であれば血流の方向はほぼ一定と
して良く、血流速度の算出に当たっての問題はない。
サンプル点を同一点とすることができないが、血管内の
血流速度を測定することを考えれば、サンプル点の深さ
は1cm程度であり、1mm四方の振動子を用いれば、この
場合各々のサンプル点の間隔は2cm以内に抑えることが
可能である。この程度であれば血流の方向はほぼ一定と
して良く、血流速度の算出に当たっての問題はない。
【0022】更に、図4(B)に示す振動子の配置で
は、2個の振動子からの超音波が交差するので送受信は
2個の振動子で交互に行う必要があり、図4(C)に示
す振動子の配置では、図3に比してサンプル点の間隔が
更に広がるが、振動子からの超音波が交差しないので送
受信を同時に行っても何ら問題なく、従ってより速い流
速まで計測可能となる。
は、2個の振動子からの超音波が交差するので送受信は
2個の振動子で交互に行う必要があり、図4(C)に示
す振動子の配置では、図3に比してサンプル点の間隔が
更に広がるが、振動子からの超音波が交差しないので送
受信を同時に行っても何ら問題なく、従ってより速い流
速まで計測可能となる。
【0023】
【発明の効果】超音波入射角に依存せずに血流速度の絶
対値が測定できるので、カテーテルが血管の屈曲部の影
響を受け血流方向と平行に配置されない場合において
も、正確な血流速度を測定することができる。
対値が測定できるので、カテーテルが血管の屈曲部の影
響を受け血流方向と平行に配置されない場合において
も、正確な血流速度を測定することができる。
【図1】本発明に係る血流速度測定装置の実施例の全体
構成図である。
構成図である。
【図2】カテーテル先端部の詳細図である。
【図3】肺動脈にカテーテル先端が達した状態図であ
る。
る。
【図4】超音波振動子の配置例を示した図である。
【図5】従来の血流量測定装置の説明図である。
【図6】従来の血流量測定装置の説明図である。
1 カテーテル 10,20 超音波振動子 13,23 ドプラ偏移周波数演算部 31 絶対値演算部
Claims (1)
- 【請求項1】血管内に挿入されるカテーテルに備えられ
た超音波ドプラ用振動子により超音波を血管内に送受信
し、送受信した超音波のドプラ周波数偏移に基づき血管
内の血流速度を測定する超音波ドプラ血流速度測定装置
であって、 前記超音波ドプラ振動子は少なくとも2個の振動子から
成り、各振動子は血流方向に対して各々異なった超音波
入射角を有し、 装置は前記両振動子により各々送受信された超音波のド
プラ周波数偏移に基づき血流速度を算出する算出手段を
備え、 カテーテルと血流方向とのなす角度によらず血流速度が
測定できることを特徴とする超音波ドプラ血流速度測定
装置。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27513291A JPH05111485A (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 超音波ドプラ血流速度測定装置 |
US07/964,549 US5339816A (en) | 1991-10-23 | 1992-10-21 | Ultrasonic doppler blood flow monitoring system |
DE69229802T DE69229802T2 (de) | 1991-10-23 | 1992-10-23 | Ultraschall-Doppler-Anordnung zur Überwachung der Blutströmung |
DE69228974T DE69228974T2 (de) | 1991-10-23 | 1992-10-23 | Ultraschall-Doppler-Anordnung zur Messung der Blutströmung |
EP95107631A EP0670146B1 (en) | 1991-10-23 | 1992-10-23 | Ultrasonic doppler blood flow monitoring system |
EP92118201A EP0538885B1 (en) | 1991-10-23 | 1992-10-23 | Ultrasonic Doppler blood flow monitoring system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27513291A JPH05111485A (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 超音波ドプラ血流速度測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05111485A true JPH05111485A (ja) | 1993-05-07 |
Family
ID=17551145
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27513291A Pending JPH05111485A (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 超音波ドプラ血流速度測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05111485A (ja) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52137379A (en) * | 1976-05-12 | 1977-11-16 | Sutures Inc | Method of measuring flow rate and doppler flowmeter |
-
1991
- 1991-10-23 JP JP27513291A patent/JPH05111485A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52137379A (en) * | 1976-05-12 | 1977-11-16 | Sutures Inc | Method of measuring flow rate and doppler flowmeter |
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