JPH09253084A - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置Info
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- JPH09253084A JPH09253084A JP6498196A JP6498196A JPH09253084A JP H09253084 A JPH09253084 A JP H09253084A JP 6498196 A JP6498196 A JP 6498196A JP 6498196 A JP6498196 A JP 6498196A JP H09253084 A JPH09253084 A JP H09253084A
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Abstract
腔断面積及び液体流量を求める。 【解決手段】 シースチューブ20内に回転可能に回転
ワイヤ12が挿入され、この回転ワイヤ12に互いに角
度θ異なる方向で超音波信号を送受信する第1振動子1
4、16が設けられている。流速演算部30は第1振動
子14、16の受信信号よりドプラ偏移周波数変移を求
め、管腔内の液体の流速vを演算する。距離演算部32
は、第1振動子14、16を回転走査して得られた基準
点Pと管腔壁22との距離rを求め、傾き演算部34が
管腔壁22に対する超音波探触子の回転軸の傾きθ1を
演算する。管腔直径演算部36は、距離r及び傾きθ1
に基づいて管腔内径dを求め、さらにその最大値dmax
を管腔直径Dとする。管腔直径Dに基づいて管腔断面積
Aが求められ、更に流速vと管腔断面積Aとを乗算して
管腔内の流量Qが求められる。
Description
れ、超音波信号の送受信によって管腔内の直径、断面
積、さらにはこの断面積を利用して管腔内の液体流量を
求める超音波診断装置に関する。
を挿入し、熱希釈法を用いて血流量を測定することによ
って心機能をモニタリングすることが知られている。こ
の熱希釈法は、まず、頸静脈等よりカテーテルを挿入し
てカテーテル先端部を大静脈、右心房、左心室を通して
肺動脈に到達させる。次に、カテーテルより右心房内に
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、温度の経時変化よ
り心拍出量を算出する方法である。しかし、この熱希釈
法は、冷水注入時の心拍出力量しか測定できない。従っ
て、例えば手術中等、患者の容体変化などを随時検出す
るために重要となる心機能の連続モニタリングができな
いという問題があった。
能な超音波振動子を先端に設けた超音波探触子を用い、
この探触子を血管内に挿入して血管の断面積及び血流速
度を求め、管腔内の流量を測定する流量測定装置が提案
されている。しかし、超音波を用いて流量測定を行い、
このデータに基づいて心機能をモニタリングする方法
は、臨床データが少なく、また従来の流量測定方法では
得られる流量精度が低いため、例えば特開平5−137
725号公報等に示されているように、熱希釈法と超音
波測定法とが併用がされていた。
る探触子の構成を示している。探触子50には、液体の
流速を求めるための第1振動子56、58が、探触子5
0の長軸に交差し、かつ互いに直交する方向に超音波信
号を送受信するように配置され、また、血管の内径を求
めるための第2振動子60、62が、探触子50の長軸
に直交しかつ互いに反対方向(180度異なる方向)に
超音波信号を送受信するように配置されている。
血流量を測定する際に、例えば右心房に冷水を注入する
ための注水口65と、肺動脈内での血液温度を測定する
ための温度センサ54が設けられている。
に生理食塩水等の液体を別途注入可能なバルーン52が
設けられており、超音波探触子50の先端部を静脈内に
挿入し、バルーン52に内に液体を注入して膨らませる
ことにより、超音波探触子50を血流に乗せて血管の所
定位置まで送ることを可能としている。なお、注水口6
5は、温度センサ54が例えば肺動脈に到達した際に
は、右心房に位置するように配置されている。
60、62がそれぞれ超音波信号を送受信し、受信信号
より第2振動子60、62から血管内壁までの距離を求
め、この距離に基づいて血管内の内径dを求める。ま
た、第1振動子56、58から得られる受信信号に基づ
き公知の方法によってそれぞれドプラ偏移周波数Δfを
求め、このドプラ偏移周波数Δfに基づいて血流速度v
を求めている。更に、求めた血管内径dより血管断面積
Aを算出し、次式(1)を演算することにより血流量Q
u を求めている。
釈法によって血流量Qn を求め、次に超音波によって血
流量Qu を求め、この血流量Qu を熱希釈法による血流
量Qn によって補正して基準血流量Qref を得る。以降
は、超音波測定のみによって血流量Qu を求め、基準血
流量Qref に基づいて連続的に血流量Qを算出する。
成の簡略化及び装置の小型化等の観点より、図6に示す
ような熱希釈法との併用型ではなく、超音波測定のみで
正確な血流量Qを測定することが要求されている。
は、探触子50が図7(a)に示すように血管の中央部
に位置しない場合であっても、第2振動子60、62で
得られた受信信号から直接血管内径dを求めていた。ま
た、図7(b)のように超音波探触子50の長軸が血管
内壁に対して傾いている場合も同様に第2振動子60、
62の受信信号から直接血管内径dを求めていた。図7
(a)の場合には、実際の血管直径Dよりも求めた血管
内径dの方が小さく、反対に図7(b)の場合には求め
た血管内径dが実際の血管直径Dよりも大きくなり、い
ずれの場合にも求めた血管内径dが誤差を含んでいた。
このように、従来の流量測定装置では、探触子50の位
置の偏りや血管壁に対する傾き等を全く考慮していなか
ったため、超音波測定だけでは正確な血管直径Dを求め
られず、得られる血流量Qの精度を向上することができ
なかった。従って、管腔の直径及び断面積の測定精度が
高く、正確な流量を連続的に求めることが可能な超音波
診断装置が求められている。
れたものであり、管腔直径及び断面積を精度良く測定す
ることが可能な超音波診断装置を提供することを目的と
する。
に、本発明に係る超音波診断装置は以下のような特徴を
有する。
と、前記シースチューブ内に挿入され回転駆動される回
転ワイヤと、前記回転ワイヤの回転軸と交差する方向で
超音波信号を送受信する送受信手段と、を有する超音波
探触子と、前記送受信手段より供給される各方位の受信
信号に基づいて管腔断面積を演算する断面積演算手段
と、を有する。
積を求める際に、探触子が管腔中心位置からずれていて
も、複数の方位に超音波信号を送信して得られた受信信
号に基づいて管腔断面積を求めるため、正確な管腔断面
積を得ることが可能となる。
いに180度方向の異なる受信信号に基づいて管腔内径
を求め、各方位の前記管腔内径の内最大の管腔内径を管
腔直径として前記管腔断面積を演算することとすれば、
得られる管腔断面積は、正確なものとなる。
の液体の流速を演算する流速演算手段と、前記管腔断面
積と前記流速とから液体の流量を求める流量演算手段
と、を設ければ、管腔断面積を精度良く求めることがで
きるので、得られる液体流量は正確であり、この液体流
量に基づいて行われる診断の信頼性を向上させることが
可能となる。
手段は、前記回転ワイヤの回転軸と交差する方向であっ
て、互いに異なる方向に超音波信号を送受信する複数の
振動子を含み、前記振動子を回転走査して得られた受信
信号に基づいて、各信号送受信軸上における超音波探触
子の基準位置と管腔壁との距離を求める距離演算手段
と、前記基準位置と管腔壁との距離とに基づいて管腔内
径を求める管腔直径演算手段と、を有することを特徴と
する。このような構成においては、上記振動子からの受
信信号に基づいて液体の流速及び管腔内径を得ることが
でき、管腔内径測定用の振動子と流速測定用の振動子を
それぞれ別に設ける必要がない。よって、探触子の小型
化等を図ることができる。
音波信号を送受信する送受信手段は、前記回転ワイヤの
回転軸と交差する方向であって、互いに異なる方向に超
音波信号を送受信する複数の振動子を含む。そして、前
記複数の振動子を回転走査して得られた受信信号に基づ
いて、各信号送受信軸上における超音波探触子の基準位
置と管腔壁との距離を求める距離演算手段と、前記管腔
壁に対する前記超音波探触子の回転軸の傾きを求める傾
き演算手段と、前記傾きと、前記回転基準位置と管腔壁
との距離とに基づいて管腔内径を求める管腔直径演算手
段と、を有する。
転軸が傾いて配置されていてもこれを補正して正確に管
腔直径を演算でき、この管腔直径に基づいて管腔断面積
及び液体流量を求めれば、格段に信頼性の高いデータが
得られる。
波信号の送受信する送受信手段が、前記シースチューブ
の表面に設けられ、前記回転ワイヤの回転軸と交差する
方向であって、かつ互いに異なる方向で超音波信号を送
受信する複数の第1振動子と、前記回転ワイヤに設けら
れ、前記回転ワイヤの回転軸と直交する方向で超音波信
号を送受信する第2振動子と、を含む。そして、前記断
面積演算手段は、前記第2振動子を回転走査して得られ
た各方位の受信信号に基づいて前記管腔断面積を演算
し、前記流速演算手段は、前記複数の第1振動子の受信
信号に基づいて前記管腔内の液体の流速を演算すること
を特徴とする。このような構成によっても、管腔中心に
対する超音波探触子の偏りを補正して正確な管腔断面積
を求めることができる。
用いて説明する。
診断装置の概略構成を示している。
10は、ポリエチレン等からなるシースチューブ20内
に回転ワイヤ12が挿入されて構成されている。回転ワ
イヤ12の先端付近には、第1超音波信号を送受信する
第1振動子14、16が設けられており、図2(a)に
示すように、この第1振動子14、16は、回転ワイヤ
12の回転軸に交差し、かつ互いに所定の角度θ(例え
ば90度)で異なる方向に超音波信号を送受信するよう
に配置されている。
によってシースチューブ20内を回転可能であり、第1
振動子14、16はこの回転ワイヤ12と一体的に回転
し、図示しない振動子制御部からの制御に基づいて図2
(b)に示すように各方位に超音波信号の送受信を行
う。
て戻る超音波信号を受信し、この受信信号が流速演算部
30にそれぞれ供給されると、流速演算部30は、ま
ず、この受信信号に基づき血液等の流速vと次式
(2)、(3)のような関係を有するドプラ偏移周波数
Δf1 、Δf2 をそれぞれ求める。
消去して得られる次式(4)を演算することにより、角
度αに依存しない周囲の液体の真の流速vを求める。な
お、この流速vは、必ずしも第1振動子14、16を回
転走査して各方位での流速vを求める必要はなく、例え
ば、所定の一方向のみで求めてもよい。
距離演算部32にもそれぞれ供給され、距離演算部32
は、例えば、ローパスフィルタ等を用いて受信信号から
低速運動体である管腔壁22で反射されて戻る低周波信
号を抽出し、この低周波信号に基づいて超音波探触子1
0の基準点P(本実施形態では回転軸上の点)から管腔
壁22までの距離rを求める。なお、例えば受信信号か
ら信号強度分布を得て、管腔壁22より得られる強度の
高い領域を検出して管腔壁22の位置を特定し、基準点
Pから管腔壁22までの距離rを求めてもよい。
づいて管腔壁22に対する超音波探触子の回転軸の傾き
θ1を求める。管腔直径演算部36は、距離演算部32
で求められた距離rに基づいて後述する方法によって管
腔直径Dを求め、管腔断面積演算部38は、この管腔直
径Dに基づいて断面積Aを求めて、これを流量演算部4
0に供給する。流量演算部40は、得られた断面積A
と、流速演算部30より供給される流速vとを乗算し流
量Qを求める。このようにして得られた流量Qは、例え
ば図示しないディスプレイに表示されて心機能等のモニ
タリングに利用される。
壁22の位置を特定し、図3に示すように、超音波探触
子10の基準点Pと管腔壁22との距離r1、r2を求
める。
2とが平行であるとすると、第1振動子14の超音波送
受信軸と管腔壁22との傾きαは、あらかじめ設定され
た超音波探触子10の回転軸と第1振動子14の超音波
送受信軸とのなす角度に等しくなる。よって、管腔直径
演算部36は、距離演算部32で求められた距離r1に
基づいて、例えば[r1×sinα]を演算し、基準点
Pから管腔壁22までの距離d1を求める。なお、距離
d1は、r2に基づいて演算しても良い。
第1振動子14、16を回転させながら実行し、各方位
における距離d1を求める。ここで、所定方位の距離d
1に対して180度方向の異なる距離をd1’とする
と、所定方位における管腔内径d[d=d1+d1’]
が求まる。図1の管腔直径演算部36は、得られた各方
位における管腔内径dより最大値dmax を求め、この最
大値dmax を管腔直径Dとして管腔断面積演算部38に
出力する。
4、16を回転走査して得られた複数の管腔内径dの
内、最大値dmax が管腔の中心を通る真の直径に一致す
る。従って、管腔内径dの最大値dmax を管腔直径Dと
すれば、図2(b)に示すように管腔中心に超音波探触
子10が位置していない場合でも、正確な管腔直径Dを
求めることが可能となる。
る場合には、図1の傾き演算部34は不要である。
と管腔壁22とが非平行である場合にも正確な管腔直径
Dを求める場合には、次のような方法によって管腔直径
Dを演算する。以下、この方法について図4を参照して
説明する。
信軸のなす角度θが90度である場合において、図4に
示すように、管腔壁22に対する超音波探触子10の回
転軸の傾きをθ1とし、第1振動子14の超音波信号送
受信軸と管腔壁22とのなす角度をα、第1振動子16
の超音波信号送受信軸と管腔壁22の垂線とのなす角度
をβ、さらに基準点Pから管腔壁22までの距離r1,
r2に対し、これと180度異なる方向における距離r
をそれぞれr2’,r1’とすると、管腔内径dは、次
式(5)、(6)で示される。
示される。
(9)が得られる。
きθ1を求め、これに基づいて図1の管腔直径演算部3
6が式(5)又は(6)のいずれかを演算することによ
り、図4のように管腔壁22に対して超音波探触子の回
転軸が傾いている場合にも、管腔壁22に対する垂線方
向の管腔内径dを求めることができる。
せて得られた他の方位においても、それぞれ距離r1,
r1’,r2,r2’を求め、各方位についてそれぞれ
式(5)〜(9)を用いて演算することにより管腔内径
dを求める。そして、図1の管腔直径演算部36が、求
められた各方位について管腔内径dから最大値dmaxを
検出し、これを管腔直径Dとする。このような演算処理
を行うことにより、図2(b)のように管腔中心から超
音波探触子の位置がずれている場合にも、(方法1)と
同様に正確な管腔直径Dを求めることができる。
て、距離r1=r2であるかどうか判定し、r1=r2
の場合には、(方法1)によって管腔直径Dを求め、r
1≠r2の場合には、(方法2)によって管腔直径Dを
求めてもよい。このようにすれば、管腔壁22に対して
超音波探触子10の回転軸が傾いていなければ(r1=
r2)、演算処理の簡単な方法1が行われるため、演算
処理時間を短縮することができる。
波診断装置の概略構成を示している。なお、すでに説明
した図面と対応する部分には同一の符号を付して説明を
省略する。
は、シースチューブ20の表面に血液等の周囲の液体の
流速vを求めるための第1振動子24、26が設けられ
ている。第1振動子24、26は、超音波探触子11の
回転軸に交差し、かつ互いにその超音波送受信軸が所定
の角度θ(例えばθ=90度)となるように配置されて
いる。また、第1振動子24、26の表面は、樹脂等か
らなる保護膜21で覆われており、例えば超音波探触子
11を管腔内に挿入する際等に第1振動子24、26が
直接管腔壁22に接触したりすることを防止している。
スチューブ20内を回転可能な回転ワイヤ12の先端部
には、管腔直径Dを求めるための第2振動子23が設け
られており、この第2振動子23は、回転ワイヤ12の
回転軸と直交する方向に第2超音波信号を送受信するよ
うに配置されている。
より得られる受信信号に基づいて、上記式(2)〜
(4)を演算し、連続的に血液等の液体の流速vを求め
る。
から供給される第2受信信号から、例えばその信号強度
分布(断層情報)を得て、液体に比較して高強度分布と
なる管腔壁22の位置を特定する。そして、第2振動子
23の超音波送受信軸上における管腔壁22と超音波探
触子の基準点Pとの距離d1を求める。
子24を回転走査させながら順次実行し(図2(b)参
照)、各方位についてそれぞれ距離d1を求める。図5
の管腔直径演算部44は、実施形態1と同様に、この距
離d1に基づいて各方位における管腔内径d[d=d1
+d1’]を求め、最大値dmax を検出する。そして、
この最大値dmax を管腔直径Dとして管腔断面積演算部
38に出力する。管腔断面積演算部38は、この管腔直
径Dに基づいて管腔断面積Aを求め、流量演算部40
は、得られた管腔断面積Aと流速演算部30からの流速
vとを乗算し、液体の流量Qを求める。
も、図2(b)に示すように管腔中心から超音波探触子
11がずれている場合、簡単な構成で、正確な管腔直径
Dを求めることが可能となる。
用の第1振動子24、26と、管腔直径演算用の第2振
動子23とをそれぞれ別に設けているため、簡単な演算
処理によって連続的に流量Qを求めることができる。
ーブ20の表面に設けられているので精度よく流速vを
求めることが容易である。
態1のように回転ワイヤ12に取り付ける構成も採用可
能である。この場合には、第1振動子24、26より得
られる受信信号に基づいて図4に示すように管腔壁22
と超音波探触子の回転軸との傾きθ1を求め、第2振動
子23からの受信信号に基づいて求めた管腔内径dを補
正してもよい。
波診断装置は、超音波の送受信手段を回転走査して得ら
れた受信信号に基づいて管腔直径を求めることにより、
管腔の中心に対して超音波探触子の位置が偏っていて
も、正確に管腔直径を求めることができる。従って、こ
の管腔直径に基づいて正確な管腔断面積が求められ、さ
らにこの管腔断面積と別途求めた液体の流速とを乗算す
ることにより正確な液体流量を求めることができる。
軸の傾きを求め、この傾きと、超音波探触子の基準点と
管腔壁との距離とに基づいて管腔内径を求めることによ
り、管腔壁に対して超音波探触子の回転軸が傾いて配置
されている場合であっても、この管腔内径に基づいて正
確に管腔直径を求めることができる。
略構成を示す図である。
明する図である。
である。
法を説明する図である。
略構成を示す図である。
ある。
欠点を示す図である。
16,24,26 第1振動子、20 シースチュー
ブ、22 管腔壁、23 第2振動子、30 流速演算
部、32,42 距離演算部、34 傾き演算部、3
6,44 管腔直径演算部、38 管腔断面積演算部、
40 流量演算部。
Claims (6)
- 【請求項1】 管腔内に挿入可能なシースチューブと、
前記シースチューブ内に挿入され回転駆動される回転ワ
イヤと、前記回転ワイヤの回転軸と交差する方向で超音
波信号を送受信する送受信手段と、を有する超音波探触
子と、 前記送受信手段より供給される各方位の受信信号に基づ
いて管腔断面積を演算する断面積演算手段と、 を有することを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の超音波診断装置におい
て、 前記受信信号に基づいて前記管腔内の液体の流速を演算
する流速演算手段と、 前記管腔断面積と前記流速とから液体の流量を求める流
量演算手段と、 を有することを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項3】 請求項1又は2いずれかに記載の超音波
診断装置において、 前記断面積演算手段は、 前記送受信手段より供給される互いに180度方向の異
なる受信信号に基づいて管腔内径を求め、各方位の前記
管腔内径の内最大の管腔内径を管腔直径として前記管腔
断面積を演算することを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか一つに記載の超
音波診断装置において、 前記超音波信号を送受信する送受信手段は、前記回転ワ
イヤの回転軸と交差する方向であって、互いに異なる方
向に超音波信号を送受信する複数の振動子を含み、 更に、前記振動子を回転走査して得られた受信信号に基
づいて、各信号送受信軸上における超音波探触子の基準
位置と管腔壁との距離を求める距離演算手段と、 前記基準位置と管腔壁との距離とに基づいて管腔内径を
求める管腔直径演算手段と、 を有することを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項5】 請求項1〜3のいずれか一つに記載の超
音波診断装置において、 前記超音波信号を送受信する送受信手段は、前記回転ワ
イヤの回転軸と交差する方向であって、互いに異なる方
向に超音波信号を送受信する複数の振動子を含み、 更に、前記複数の振動子を回転走査して得られた受信信
号に基づいて、各信号送受信軸上における超音波探触子
の基準位置と管腔壁との距離を求める距離演算手段と、 前記管腔壁に対する前記超音波探触子の回転軸の傾きを
求める傾き演算手段と、 前記傾きと、前記基準位置と管腔壁との距離とに基づい
て管腔内径を求める管腔直径演算手段と、 を有することを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項6】 請求項2又は3のいずれかに記載の超音
波診断装置において、 前記超音波信号の送受信する送受信手段は、前記シース
チューブの表面に設けられ、前記回転ワイヤの回転軸と
交差する方向であって、かつ互いに異なる方向で超音波
信号を送受信する複数の第1振動子と、 前記回転ワイヤに設けられ、前記回転ワイヤの回転軸と
直交する方向で超音波信号を送受信する第2振動子と、
を含み、 前記断面積演算手段は、前記第2振動子を回転走査して
得られた各方位の受信信号に基づいて前記管腔断面積を
演算し、 前記流速演算手段は、前記複数の第1振動子の受信信号
に基づいて前記管腔内の液体の流速を演算することを特
徴とする超音波診断装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06498196A JP3694357B2 (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06498196A JP3694357B2 (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09253084A true JPH09253084A (ja) | 1997-09-30 |
JP3694357B2 JP3694357B2 (ja) | 2005-09-14 |
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ID=13273752
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06498196A Expired - Fee Related JP3694357B2 (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 超音波診断装置 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3694357B2 (ja) |
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1996
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