JPH075605U - 経食道ドップラー式心雑音モニタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】迅速かつ正確に血液中への気体混入を検出でき
るようにする。 【構成】先端部に送受波振動子が取り付けられた超音波
プローブ４０Ａを食道３２に挿管し、挿管した状態で右
心部２２内に超音波を照射して心雑音を検出する。血液
中に炭酸ガスなどの気体が混入すると、右心部２２内の
三尖弁を血液が通過するとき異常音（心雑音）が発生す
ると共に、血液特に赤血球と混入気体とでは密度や大き
さが相違するので、受波された血流ドップラー音が変わ
り、また受波レベルも変わる。三尖弁当りに超音波を照
射して受波信号を検出すれば受波レベルの相違などから
血液中への気体混入を即座に検出できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、胆石症手術のような腹腔鏡下の手術を行うときに使用される臨床 検査装置などに適用して好適な経食道ドップラー式心雑音モニタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

腹腔鏡下の手術は、胆石症手術以外に、胸部、腹部臓器、泌尿器などの外科領 域の手術にも応用されつつある。この腹腔鏡下の手術は患者を全身麻酔後術野を 確保するため、腹部に気腹針を挿入して腹部を膨らませる気腹処理が行われる。 気腹には炭酸ガスが用いられる場合が多く、その圧力は１気圧＋約１２ｍｍＨｇ 程度である。

【０００３】 通常、炭酸ガスは経腹膜的に吸収されるのみであり問題はないが、腹部へ挿入 する気腹針や、腹腔鏡（テレスコープ）などを挿入するためのトロカールは針状 で、しかもその先端は鋭利であるから、誤穿刺によって静脈を傷つけるおそれが ある。静脈が損傷するとその傷口から炭酸ガスが血管に注入されることになり、 血管や心臓に炭酸ガスが溜り血液が流れなくなる炭酸ガス栓塞を引き起こすおそ れがある。

【０００４】 栓塞が細い血管に生じた場合は、その血管が栄養している領域の血流が断たれ るためその領域は死滅する。栓塞が心臓に起こると急性心不全、脳に起こると脳 軟化による中枢神経系の機能障害を引き起こす。

【０００５】 血液中に混入する気体が炭酸ガス以外、例えば空気によっても栓塞（空気栓塞 ）を引き起こす。空気が血液中に混入する術中としては血管切断（事故による場 合）や術中切断、開放時等が考えられる。

【０００６】 栓塞の対策には、血液中への炭酸ガスなどの気体混入を早期に発見し、適切な 処置をとることが重要であり、そのために使用される監視用モニタ装置としては 少量の炭酸ガスが血液に侵入したときでも検出できるように高い検出感度が要求 される。術中管理としての安全性の観点からは自動的に栓塞を検出でき、かつ半 定量化が可能なモニタ装置が望ましい。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

現在、栓塞を監視する術中モニタ装置としては、胸壁ドップラーを利用したも の、肺動脈圧を検出するもの、呼気炭酸ガス濃度を検出するものなどが実用化さ れている。

【０００８】 このうち、胸壁ドップラーを利用したモニタ装置はこれを簡易に前胸壁に装着 でき、高い検出感度が得られるが、術中使用の人工呼吸器の呼吸深度によっては その吸気期に肺葉の一部が前胸壁と心臓の間に介在することがあるので、肺内空 気によって超音波が大きく減衰して不感状態となるおそれがある。

【０００９】 肺動脈圧を検出したり、呼気炭酸ガス濃度を検出する術中モニタ装置は、炭酸 ガスが多量に血液中に混入したときに反応するようになされているため、少量の 混入では反応が鈍く検出感度が低い欠点がある。

【００１０】 周知のように食道は胸椎の前方に位置し、気管、心臓の後側を下行して横隔膜 を通り抜け胃に開くような筋肉性の管である。心臓は左右の肺に挟まれ、胸部の 中では前方に位置し、全体の３分の２は中央より左側に位置している。

【００１１】 このようなことから胸椎と心臓の中間に位置する食道内に超音波プローブを挿 入すると共に、この超音波プローブを右側の心房、心室近傍（右心部近傍）に位 置させて血流状態を監視すれば、肺葉などに遮られることなく血液状態を監視で きる。そして、血液中に炭酸ガスなどの気体が混入すると、気体が心臓内特に三 尖弁を通過するときに雑音（心雑音）が発生するので、この心雑音を検知すれば 混入気体を早期にしかも確実に検出することができるし、術中安定した監視モニ タが可能になる。

【００１２】 そこで、この発明はこのような点を考慮したもので、心臓と食道との相対的な 位置関係と、血液中に異物（気体）が混入することによって発生する心雑音とに 着目した検出感度の高い経食道ドップラ式心雑音モニタ装置を開発したものであ る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

上述の課題を解決するため、この考案においては、先端部に送受波振動子が取 り付けられた超音波プローブを食道に挿管し、挿管した状態で右心部内に超音波 を照射して心雑音を検出するようにしたことを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】

体外から血液中に混入した気体による異常血流音を心雑音とすれば、この心雑 音が図９のように食道３２に挿管された超音波プローブ４０Ａによって検出され る。食道３２と心臓２０との間には臓器などが存在しないので、臓器などによっ て監視モニタが妨げられることはない。

【００１５】 図６のように血液中に炭酸ガスなどの気体１４が混入すると、混入気体の通過 時血液とこの気体の密度および大きさの相違などから超音波の反射レベルが相違 する（図７および図１１参照）。この反射レベルの違いから気体の混入が検出さ れ、検出されたときは直ちに警報器８４（図１参照）やその他の監視手段が作動 する。

【００１６】 気体の混入量の多少は超音波の検出レベルの大小となって表れるので（図１１ 参照）、この検出レベルを監視することによって血液中への混入量も判別できる 。

【００１７】

【実施例】 続いて、この考案に係る経食道ドップラー式心雑音モニタ装置の一例を、図面 を参照して詳細に説明する。

【００１８】 説明の便宜上図６以下を参照して説明するが、上述したように血液中に炭酸ガ スなどの気体が混入すると、図６に示すように血液（主として赤血球１６）だけ のところに超音波が照射される場合（ａ）と、混入した気体１４のところに超音 波が照射される場合（ｂ）とでは、その受波レベル（検出レベル）が相違する。

【００１９】 これは血液と気体の密度および大きさなどが相違するからで、気体１４の混入 がないところでは図７Ｂのような低レベルの検出レベル〔（ａ）の領域〕となる のに対して、気体１４が混入しているときは高レベルの検出レベルとなる〔（ｂ ）の領域〕。この検出レベルの相違から血液中への気体１４の混入の有無を判別 できる。気体１４が混入すると検出レベルが直ちに変化するので、気体混入はリ アルタイムで検出できる。

【００２０】 血管から注入されたこの気体を検出するときの検出場所としては体内の種々な る部位が考えられるが、気体混入によって最も危険な部位は心臓であり、脳であ る。血液は心臓を介して脳に運ばれるから、検出場所としては心臓の近傍が最適 である。

【００２１】 心臓の近傍で気体混入を検出する場合でも、上述したように胸骨側では肺葉が 検出の邪魔をすることがあるのでその部位での検出は好ましくなく、胸骨とは反 対の食道側では特に遮られるような臓器や骨がないので、経食道よりの検出が最 も好ましい。

【００２２】 心臓でも図８のように肺静脈が流れ込む左心部２４（左心房２４Ａと左心室２ ４Ｂ）よりも、下大静脈が流れ込む右心部２２（右心房２２Ａと右心室２２Ｂ） 側が好ましい。

【００２３】 本例では、右心部２２の特に三尖弁３０付近（破線円参照）を超音波照射位置 として設定し、ここに超音波を照射し、その反射波のレベルつまり心雑音のレベ ルを監視することによって血液中に混入した気体が通過するときの異常音（心雑 音）の有無を判別する。

【００２４】 心雑音のレベルを検出するため心雑音センサ４０は食道３２に挿管される。挿 管状態を図１０に示す。図１０は第７胸椎を横断面したもので、挿管された超音 波プローブ４０Ａから直接超音波を右心部２２に照射することができる。

【００２５】 経食道よりの超音波照射による心雑音の検出結果例を図１１に示す。この図は 動物実験による症例であって、気体（ガス）が混入していない正常状態のときは 受信周波数に対して曲線Ｌａのようなレベル変化特性を示す。

【００２６】 気体、例えば炭酸ガスが少量（２０ｍｌ）混入したときには曲線Ｌａよりも高 い曲線Ｌｂのようなレベル変化特性を示す。また混入する気体が空気の場合には 同じ混入量でも曲線Ｌｂよりも高い曲線Ｌｃのようなレベル変化特性を示す。

【００２７】 この結果から、特定の受信周波数での検出レベル（ＬａとＬｂとの差あるいは ＬａとＬｃとの差）を調べれば気体混入の有無を正確に検出できる。また、特定 の受信周波数でも気体の種類によって検出レベルが相違するので、気体の標準値 との差から混入した気体の種類も容易に判別できる。

【００２８】 気体の混入量は血液中の混入期間と相関があり、気体の混入量と検出レベル変 化時間とは相関があると考えられるから、図７に示す（ｂ）の期間の長短によっ て気体の大凡の混入量も知ることができる。

【００２９】 心雑音を検出するための心雑音センサ４０は図９のようにその先端部に取り付 けられた超音波プローブ４０Ａと挿管用チューブ４０Ｂとで構成される。その詳 細を図２以下を参照して説明する。

【００３０】 超音波プローブ４０Ａは図２および図５のように断面がほぼ蒲鉾状をなす樹脂 製のもので、その平坦底部側は超音波の送受波面４１となされる。超音波プロー ブ４０Ａには所定長のチューブ４０Ｂが取り付けられ、その内空を超音波用の信 号線（２本）が挿通されて外部のモニタ装置６０（図１）に接続される。

【００３１】 チューブ４０Ｂとしては例えば胃の灌注排液用として使用されている胃管（胃 チューブ）と同じ材質（軟質ビニール製）と同じ太さ（約８ｍｍ径）のものを使 用することができる。

【００３２】 口腔若しくは鼻腔から右心部２２までの深さ（長さ）は患者の体格による個体 差はあるが、口腔からで大凡３０〜４０ｃｍ程度である。そのためチューブ４０ Ｂは５０〜６０ｃｍの長さに選定されると共に、どの程度まで挿入したかを知る 目安として、図２のようにチューブ４０Ｂの外側に目盛４３が付される。

【００３３】 超音波プローブ４０Ａはその送受波面４１が常に心臓２０と対向して挿管され るように送受波面４１と連なるチューブ４０Ｂの中心線上にはラインやマーカな どの挿管目印４２が連続的若しくは部分的に付されている。

【００３４】 図３は超音波プローブ４０Ａの具体例である。図３〜図５に示すように超音波 プローブ４０Ａもその外形がほぼ８ｍｍ径程度の大きさであって、丸みを帯びた 先端部４４ｂとなされて食道３２への挿管がスムースとなるようにしている。

【００３５】 超音波プローブ４０Ａは筒状基部４４を有し、その送受波面が中空４４ａとな され、中空底部側は平坦面となされた板状の有底載置部４６によって閉塞される 。有底載置部４６の中空凹部４６ａ内には送波用の超音波振動子４８Ａと受波用 の超音波振動子４８Ｂとがその深さが約３〜５ｃｍの交点角度（交点はｐ）（図 ２参照）となるように傾斜して取り付け固定される。有底載置部４６は基部４４ と密着して取り付け固定されるようにパッキング作用のリング状補助板５０が取 り付けられている。

【００３６】 ５２は基部４４の中空４４ａ内に取り付け固定された端子基板であって、ここ に振動子４８Ａと４８Ｂのリード線が接続され、さらに信号線５４がハンダ付け されて送受波信号の授受が行なわれる。

【００３７】 ５６は基部４４に取り付け固定された金属管（たけのこ）であって、チューブ ４０Ｂの遊端が挿通されて固定される。５８は基部４４側に設けられた開閉蓋で ある。

【００３８】 このように構成された心雑音モニタ４０に対して所定の超音波信号を送り、受 波した信号から心雑音を検出するためのモニタ装置６０の一例を図１に示す。

【００３９】 同図において、６２は高周波発振器であり、これよりこの例では５ＭＨｚの振 動子駆動用高周波信号が出力され、高周波信号は高周波出力回路６４を経て送波 用超音波振動子４８Ａに供給されることによってこの振動子４８Ａが励振される 。振動子４８Ａより出射した送波信号（連続波信号）は三尖弁３０当りで反射さ れ、反射波は受波用超音波振動子４８Ｂで受波される。

【００４０】 受波信号は血流によって変調を受けた信号（ドップラー信号）であって、血液 中に混入した気体や血流方向によっても異なった変調を受ける。受波信号は高周 波増幅回路６６を経て検波器６８に供給されて低周波信号に変換される。この受 波信号はハイパスフィルタ７０で２００Ｈｚ以上の周波数帯が抽出される。弁運 動に基づくノイズ（２００Ｈｚ以下）を低減させるためである。

【００４１】 帯域制限された受波信号は低周波出力回路７２を経てスピーカ７４に供給され て血流音であるドップラー音が再生される。このドップラー音によって静脈、動 脈の判別の始めとして気体の混入の判別を行うことができる。ドップラー音は端 子７６からイヤホーンで聞くこともできる。心雑音モニタ４０を食道３２内に挿 管し、三尖弁３０付近に位置させるときはこのドップラー音を聞きながら挿管作 業を行うことになる。

【００４２】 帯域制限された受波信号はさらに周波数・電圧変換回路７８で受波信号の周波 数成分が電圧に変換され、これがＡ／Ｄ変換器８０でディジタル信号に変換され た上でＣＰＵ８２に入力される。

【００４３】 ＣＰＵ８２ではＣＰＵ内にストアされている制御プログラムに基づいて気体混 入の判別処理、気体種類の判別処理、さらにはグラフ処理などがソフト的に行な われる。

【００４４】 気体混入が検出されると直ちに警報器８４が作動して気体混入状態が警告され る。ＣＰＵ８２からの出力はさらに表示器（ディスプレー）８８やプリンタ８６ に供給されて図１１に示す検出レベルや血流速などが表示されたり、プリントア ウトされる。

【００４５】 高周波出力回路６４と高周波増幅回路６６とはその入力段と出力段が電気的に 絶縁された状態となるように絶縁アンプ９２を介して電源とが供給される。９０ は絶縁すべき領域を示し、９４はその電源回路を示す。このように心雑音センサ ４０が接続される側とモニタ装置本体側との絶縁を図ったのは心雑音センサ４０ を食道３２内に挿管した状態で心雑音センサ４０を動作させる関係で患者が感電 するおそれがあり、そうすると患者に危険が及ぶからである。

【００４６】

【考案の効果】

以上説明したようにこの考案では経食道ドップラー式によって心雑音を検出す るようにしたものであるから、第１に術中他の臓器などによって超音波の送受波 経路をさまたげられることがないので検出の信頼性が高く、第２に受波信号の検 出レベルに基づいて血液中への気体の混入を検出しているので、検出精度が高く 、しかも気体混入を容易・確実に検出でき、第３に坐位脳外科手術や開心手術、 腹腔鏡手術などの術式にこだわることなく種々の術式に応用できるなどの特徴を 有する。

【００４７】 また、患者に対する感電防止手段が採用されているので極めて安全であり、検 出結果は音声の他、グラフ化したり、表示したりすることができるので非常に便 利である。したがって、この考案は腹腔鏡下による手術などの補助臨床の器具と して使用して好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係る経食道ドップラー式心雑音モニ
タ装置の一例を示す系統図である。

【図２】心雑音センサの構成図である。

【図３】心雑音センサに使用される超音波プローブの要
部断面図である。

【図４】超音波プローブの底面図である。

【図５】超音波プローブの側面図である。

【図６】血液中への混入気体の説明図である。

【図７】そのときの送受波信号の波形図である。

【図８】心臓の模型図である。

【図９】心雑音センサの使用状態を示す図である。

【図１０】心臓を中心とした横断面図である。

【図１１】受波信号の検出レベルを示す特性図である。

【符号の説明】

２０ 心臓 ２２ 右心部 ２４ 左心部 ４０ 心雑音センサ ４０Ａ 超音波プローブ ４０Ｂ チューブ ４８Ａ，４８Ｂ 超音波振動子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 菅原 升男 神奈川県川崎市宮前区有馬２丁目７番11号 林電気株式会社内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端部に送受波振動子が取り付けられた
   超音波プローブを食道に挿管し、挿管した状態で右心部
   内に超音波を照射して心雑音を検出するようにしたこと
   を特徴とする経食道ドップラー式心雑音モニタ装置。
2. 【請求項２】 体外から血液中に混入した気体による血
   流音を上記心雑音として検出するようにしたことを特徴
   とする請求項１記載の経食道ドップラー式心雑音モニタ
   装置。