JPH0556905B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は体外での心臓出力モニタに関し、詳細
にはそのようなモニタのために患者に装着して長
時間あるいは連続して用いる装置に関する。

（従来の技術） ドツプラ超音波による大動脈血流速および誘導
パラメータの連続モニタあるいはECGとドツプ
ラ超音波の組合せを用いたそのようなモニタはこ
れまで行われていない。

心臓出力の体外モニタとは人体に器物を挿入す
ることなく、心臓により加圧される血液の量を決
定することを意味する。超音波装置の使用はこの
目的に対し提案されているが、これには大きな問
題がある。

（発明が解決しようとする問題点） すなわち、この装置は心臓収縮による、すなわ
ち望ましい血流と、拡大による望ましくない血流
との区別を行う手段をもたないために、測定結果
が信頼のおけないものとなる。更に、血流信号の
Ｓ／Ｎ比を評価する手段をこの装置は有しておら
ず、Ｓ／Ｎ比が低いと誤測定が生じるからこれは
必要な機能である。更に、有意の測定を行うには
変換器を正確に位置ぎめしそして適正な圧力が加
わるようにそれを保持しておかなければならな
い。例えば接着テープを用いて変換器を位置ぎめ
する方法がせいぜい部分的に成功しているにすぎ
ない。更に、特に長時間の使用については、この
位置ぎめ手段は患者に不必要な苦痛を与えるもの
であつてはならず、そしてモニタを妨害すること
なく人体の動きを可能にするものでなければなら
ない。

本発明は心収縮と心拡張による血流を区別し、
Ｓ／Ｎ比を評価し、そして長期間の変換器の位置
ぎめを行うについての要求を満足し、そして臨床
医に対し大きな利点を与える装置を提供する。

一般に、超音波技術にもとづく心出力モニタは
患者の上胸骨のノツチに手で固定される超音波
送／受信要素を有する変換器を含む。この変換器
はケーブルで主測定器に接続する。この測定器は
ドツプラ先端系を有しこれが超音波信号を発生し
てそれを送信するとともにその信号を受信してド
ツプラシフトを受けた超音波の音響出力を与え
る。この音響信号はスペクトル分析器あるいはゼ
ロ交叉カウンタに送られ、大きいエネルギーもつ
最大周波数を実時間で抽出する。この最大周波数
は収縮中に大動脈血流速を表わし、従つて心拍毎
にこの関数を積分すれば心拍毎に血液が動く距離
が得られる。一般にこれをストローク距離と呼
ぶ。大動脈横断面が直接測定またはノモグラムを
用いて得られる。ストローク距離と大動脈横断面
積と心拍の積が心出力であり、この計算は一般に
ソフトウエアで行われる。このようにして得られ
る心出力はLEDまたはLCDに表示される。使用
に当つては、変換器が上胸骨のノツチに手で置か
れて、例えばスピーカからの音のピツチ、表示さ
れた心出力値またはバーグラフで表示されるピー
ク周波数のような或る予定の目安が最大となるま
で操作される。このようにして得られた心出力値
が記録されて変換器が取り除かれる。一般に、そ
のような測定器は医療スタツフには受け入れられ
ていない。主たる問題点の一つはそれらの信頼度
が低いことであり、すなわち変換器に対する患者
の他の組織の他の流れおよび動きの干渉効果に対
しこれら測定器が感応することである。ユーザが
気づかぬ誤りが生じうる。他の大きな問題は、超
音波法に替られようとしている体内に用いる技術
におけるごとく、測定が間欠的になるという点で
ある。心出力の連続モニタ法は例えば治療処理や
テストを通してのモニタを可能にするために極め
て望ましいことである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、可撓性を有しかつロツクが可能なア
ームと、このアームの一端の近辺に設けられた
ECG電極と、アームの他端の近辺に設けられた
超音波変換器と、人体にECG電極を固定的に取
り付けるための、アームに接続された支持部材と
を有する心臓出力検出のための人体への装着装置
を提供する。

一般にこのアームは１本のワイヤにねじ止めさ
れる複数の相互に係合するセグメントから成る。
このワイヤは固体であるが、好適には編組されて
おり、その場合には張力を変えるための軸方向の
よりは最少とされる。これらセグメントはねじと
レバーの形あるいはカムとレバーの形でもよい張
力手段により所定位置に固定される。これらセグ
メントの材料はすべて同一であるかあるいは異な
つた材料でつくられ、またすべてが一方を凸とし
他方を凹として形成されても、あるいは両端を凸
としたセグメントと両端を凹としたセグメントを
交互に配置してもよい。

本発明はまたドツプラ超音波と本発明の装置か
らなるECGとの組合せて大動脈血流速および誘
導されたパラメータをモニタする装置を提供する
ものであり、そして更にそのような装置の使用方
法を提供するものである。

（作用） 本発明によれば、心出力の体外モニタに特に適
した人体に装着して用いられるセンサ装置が得ら
れる。一般に、本発明の装置は上胸骨のノツチに
緊密に、例えば従来の超音波変換器である変換器
を位置ぎめし保持する装置である。本発明によれ
ば、一つの変換器が柔軟な固定しうるアームの一
端に装着される。このアームは自在に屈曲出来、
しかも屈曲状態を維持出来るものである。そして
この変換器は計測器内のドツプラ先端に接続して
もよい。このアームはねじ付きのセグメントから
なり、夫々のセグメントが好適には凸面と凹面を
有し、それらが隣接するセグメントの面と整合す
る。これらセグメントはガラス繊維入りのポリカ
ーボネートからなる。一般にそのようなセグメン
トは適当なワイヤにより長いものとされる。変換
器とは反対側のこのアームの端部に張力手段があ
り、このワイヤに張力が与えられるまではこれら
セグメントは互いに対して動くことが出来、所望
の位置ぎめを可能にする柔軟なアームとなる。所
定のように変換器が配置されてしまうと、ワイヤ
に張力が与えられてセグメントが互いに係合しア
ームの形を固定する。張力は種々の方法で与える
ことが出来るが、一般にはねじとレバーとカムの
調整により行う。この張力手段は支持部材に装着
される。例えば、３脚のプラスチツク支持部材を
使用することが出来、これは変換器が所望のよう
に位置ぎめしうるように患者の胸の上に固定しう
る。この支持部材は種々の方法で胸に固定出来
る。接着パツトで固定してもよく、あるいは弾性
ストラツプまたはそれらの組合せで固定してもよ
い。特に適した組合せは単ネツクストラツプと共
に接着法により標準的なECG電極を用いるもの
である。これはドツプラ信号を出すセンサから主
測定器に必要なECG信号を与えるものである。
あるいはECG信号を標準型の別のECGリード線
から得てもよい。

（実施例） 第１図に本発明の一実施例のアームと支持部材
の部分の平面構造を示す。この第１図において、
支持部材１１は張力手段１２を支持している。こ
の張力装置は、アームを構成する一般に円筒球形
のセグメント１４と１５が交互に配置されるワイ
ヤ１３に張力を与える。このアームの遠端には変
換器１６が装着されており、これは適当なモニタ
装置（図示せず）に接続される。

これに対応する参照数字が第２図にも用いられ
ている。この実施例から明らかなように、支持部
材１１は患者の体に合うような形とすることが出
来そしてアームを保持することが出来る。同じく
図示のように、セグメント１５は断面が球形であ
る。

第３図は第１図および第２図の張力装置の詳細
である。基本的にピボツト部材（35でピボツトす
る）が、ワイヤ１３が変換器を有するアームに最
も近い部材３１を通りそして他方の部材３２に固
定されるようにして設けてある。このピボツト部
材を開または閉することにより、張力が与えられ
あるいは取りはらわれる。ねじ構成３３が有利で
あり、これはノブ３４により調節される。

そのような場合には、本装置は各アームに１個
の、２個の弾性ストラツプを用いて胸に固定出来
るのであり、それらの端部が支持部材のよう端に
装着される。

第４，５図において、支持体４１または５１が
張力装置４２または５２を支持する。この張力装
置は、夫々部分的に球形の凹面を有してアームを
構成するセグメントを支持するワイヤ４３または
５３の張力を制御する。アームの遠端には変換器
４４または５４が装着され、これが適当なモニタ
装置（図示せず）に接続する。

更に、この実施例の支持部材の３本の脚の夫々
の先端にプレススタツドソケツト４５または５５
が設けられ、その寸法は標準形のECG電極プレ
ススタツドが入るようなものとされている。

ECG電極はこのようにして支持部材に接続し
あるいはそれから切離すことが出来る。ECG信
号を得るためにこのプレススタツドソケツトには
内部的な電気接続がなされている。

第６図は第４，５図の張力装置の詳細である。
基本的に固定部材６１が設けられ、これはレバー
６３で回転される回転部材６２を有している。こ
の回転部材は長手方向に偏心穴を設けてあり、こ
の穴は石突を有しそこにワイヤ６４の端部が固定
される。この回転部材はかくしてカムを形成し、
これが下がると張力を与える。

ドツプラ超音波とECG技術の組合せを用いる
ことにより、大動脈血流速、従つて心出力の、よ
り信頼性の高い測定が可能であることがわかつ
た。本発明によれば、心出力の外的モニタに特に
適したドツプラ超音波とECGからのデータを用
いたソフトウエアアルゴリズムが得られる。

ECG信号のQRS複合が収縮と拡大の区別を行
う時間基準として使用出来る。例えば収縮はイン
タービート期間の前半により、そして拡張はその
後半により定義出来る。ドツプラセンサからの所
望の大動脈血流速信号はこの収縮期に例外なく生
じる。しかしながら、拡大期間中にはドツプラセ
ンサからの信号は例えば大動脈血流以外の流れや
動きあるいは電気的雑音のような望ましくないも
のである。各ハートビートについて、振幅または
周波数またはこれらの両者であろうとなかろう
と、ドツプラ信号の特性がECG時間基準を用い
て収縮および拡大につき夫々分析される。まず、
収縮期に得られるドツプラ信号のみが心出力計算
に用いられる。次にこのドツプラ信号のパラメー
タの比が、信号品質従つて信頼度の目安として収
縮と拡大の間にとられる。例えば、有意のエネル
ギーの最大周波数を収縮期について積分し、これ
を同一時間の拡大期に積分したものと比較する。
もしこれらの値の比が或るしきい値に達しないな
らば、そのビートは無効または雑音として無視さ
れる。そうでない場合は有効として受け入れられ
る。

雑音ビートと明確なビートの区別を行うこの測
定の能力はその信頼性を著しく高めるものであ
る。

収縮／拡大の区別の利点はドツプラ信号路内の
AGCシステムが収縮期にのみ作動されるように
しうるということである。これはそのレスポンス
の効率と速度を改善するものである。

他の例として本発明を用いる測定期の基本的変
更例を次に述べる。第７図はそのような測定器の
ブロツク図である。この図の左側部分でプローブ
すなわち変換器が従来の先端に接続する。これら
信号の記録と再生用の手段がある。ドツプラ信号
とECG信号を夫々25KHzと100Hzでサンプリング
し、これらデータが２重バツフアメモリシステム
を介してCPUにとり込む。ここではスペクトル
分析が行われており、心出力計算に必要なすべて
のアルゴリズムと計算が行われる。数値的結果は
７素子LEDに送られて表示され、一方ドツプラ
とECGの信号の図形表示がCRTユニツトに送ら
れる。ビデオ出力が得られる。

使用に当つては、（図示の好適なセンサを参照
する）標準形ECG電極がセンサの脚の夫々のコ
ネクタにさし込まれる。このセンサと電極は次に
胸に置かれ、超音波変換器が上胸骨のノツチに入
るようにする。ネツクストラツプを次に患者の首
の後に配置し夫々の端部がセンサの上側の２脚の
一方に接続するようにする。

この主測定器のスイツチをオンにしそしてセン
サを接続する。患者の詳細情報をキーボードで入
れて測定器が大動脈の横断面積を推定しうるよう
にする。次にモニタを開始し、ECGのトレース
をスクリーン上に生じさせる。その後、ドツプラ
超音波センサが配置される。

変換器をロツクレベルを上げることによりアン
ロツクし、超音波ゲルを変換器表面につけ、そし
て変換器を上胸骨のノツチに配置する。次に変換
器が最適な収縮血流信号が入るまで垂直および水
平の走査を行う。このための目安は最大ピーク収
縮速度と加速度およびCRTに表示される最少拡
大雑音である。変換器が最適配置となると、ロツ
クレバーが押し下げられてその変換器をその位置
に固定し手をはなしてのモニタの開示が可能にな
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、支持部材によりECG電極を
人体に固定的に取り付けると共に、アームの調節
とロツクとにより超音波変換器も同時に人体に固
定することができるため、ECGとドツプラー超
音波とを組合わせたモニタリングが可能であると
共に、このモニタリングの間、患者はある程度自
由に動くことが可能である。そして、ECGとド
ツプラー超音波との組合わせにより、心臓の収縮
期と拡大期とを明瞭に区別しながら心臓出力をモ
ニタリングすることができるため、信頼性の高い
測定が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のアームと支持部材
の部分の平面図、第２図はその側面図、第３図は
張力装置の詳細図、第４図、第５図および第６図
は一実施例の同様の図、第７図は本発明を用いる
測定器のブロツク図である。 １１……支持部材、１２……張力装置、１３…
…ワイヤ、１４，１５……セグメント、１６……
変換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 人体の心臓出力の検出のために人体に装着可
   能な装置において、 可撓性を有しかつロツクが可能なアームと、 前記アームの一端の近辺に設けられたECG電
   極と、 前記アームの他端の近辺に設けられた超音波変
   換器と、 前記人体に対して前記ECG電極を固定的に取
   り付けるための、前記アームに接続されている支
   持部材とを有する心臓出力検出のための人体装着
   装置。 ２ 前記アームはワイヤにねじ止めされる複数の
   相互に係合したセグメントからなる請求項１に記
   載の装着装置。 ３ 前記アームをロツクするために、前記ワイヤ
   の張力を増加させて前記セグメントの相対位置を
   固定する張力手段輪有する請求項２に記載の装着
   装置。 ４ 前記張力手段はねじ・レバー構成またはカ
   ム・レバー構成からなる請求項３に記載の装着装
   置。 ５ 前記セグメントは夫々すべてがほぼ凸面およ
   びそれに対向するほぼ凹面を有するか、あるいは
   両面を凸面としたものと両面を凹面としてものと
   交互に配置したものである請求項２乃至４の１に
   記載の装着装置。 ６ 前記支持部材は一般に蝶形、三角形または三
   脚形である請求項１乃至５の１に記載の装着装
   置。 ７ 前記支持部材はそれを人体に対して保持する
   手段輪を有する請求項１乃至６の１に記載する装
   着装置。 ８ 前記保持手段は接着性のECG電極及びまた
   はストラツプである請求項７記載の装着装置。