JPS58155846A - 超音波用造影気泡発生装置 - Google Patents

超音波用造影気泡発生装置

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JPS58155846A
JPS58155846A JP3915182A JP3915182A JPS58155846A JP S58155846 A JPS58155846 A JP S58155846A JP 3915182 A JP3915182 A JP 3915182A JP 3915182 A JP3915182 A JP 3915182A JP S58155846 A JPS58155846 A JP S58155846A
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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】 発明の技術分野 本発明は、超音波の反射により生体内部の計測や映像化
等を行なう際に、反射率の低い血液等に反射率の高い物
質として微少気泡を混入させる超音波用造影気泡発生方
法および装置に関する。
技術の背景 超音波反射による生体の断層像観察では、血液の反射係
数がその他の生体組織の反射係数に比して非常に低いた
めに心臓中の血流の情況例えば流速、流れの方向、流線
などを断層図上・に映像化することが不可能に近い。又
ドプラー血流速測定でも同様の理由から誤差が生じやす
い、このためこの種の測定では反射率が高く且つ生体に
無害な物質を血液中に混入する造影操作(反射増強操作
)が行われる。造影物質としては、液体は殆ど超音波を
反射しないので、微小固体や微小気泡が用いられる。
従来技術と問題点 従来提案されている造影方法は、空気や炭酸ガスを溶解
した生理食塩水を静脈に注射し、これらの気体が血中で
反射率の高い微小気泡になることを利用したものである
。これを第1図で説明する。
上記注射で造影された静脈血は静脈1を通って右心房に
返り、右心室に入る。これにより心臓右心系2の映像や
ドプラー計測が可能になる。しかしその後気泡は肺動I
@3を通って肺4に達し、肺の毛細管4aでその管径(
はぼ8μm)以上の大きさの気泡は捕捉される。それ以
下の気泡は通過するものの、微小気泡はその微小な泡の
曲率半径による大きな表面張力に打ち勝つためその内圧
は非常に寓く、このため泡中気体は血中に拡散熔解して
消失してしまい、結局微小気泡は肺静脈5から左心房の
途中で消失する。一般に微小気泡の寿命は短いので、上
脚等に静脈注射すると右心房に達する迄に8μm以下の
泡は既に消失している。このために左心系6の造影を行
えない。左心系6は肺4で酸素を摂取した血液を動I@
7を通して全身8の各種臓器8aに送り出す重要な部分
であるからその撮像等が強く望まれる。左心系に入る肺
静脈5に上記注射を行なうと左心系の造影が可能になる
はずであるが、肺静脈5は体表から深くにあり、且つ重
要な動脈7等と隣接しているのでここからの造影剤の注
射は非常に危険で実行不可能である。この様な理由で従
来方法では肺静脈5〜心臓左心系6〜動脈7〜生体8と
いう経路の超音波による診断は不可能であった。
近年、この点を改善する方法として末梢静脈への注射で
血液に混入され、そして肺毛細管を通過してから発泡す
る物質で生体に無害なものの探索や、8μm以下の気泡
の消失を防ぐ超音波による附勢や表面活性剤の使用、或
いは気中分圧の操作等が提案されている(R,S、Me
ltzer他、丁ransmis−sion  of 
 l1ltrasonic  Contrast  T
hrough theLungs 、 Ultraso
und  in  Med、&Bio1..Vo17+
 N。
、4. pp377〜384.1981)。しかし、実
用化には未だ成功していない0例えば気泡をマイクロカ
プセルに入れて肺を通過させ、その後にカプセルを熔解
させて気泡を作るという方法では、8μm以下という微
小なマイクロカプセルの製作が困難である。また超音波
を与え、キャビチーシランにより血液中に気泡を作ると
いう方法では、気泡を発生させる程の超音波は相当に強
力で、生体に有害である。又超音波による気泡発生と、
過酸化水素またはエーテルなどの発泡物質の静脈注射法
とを組合せることも提案されているが、これも実現して
いない。理由は、この方法では静脈1から心臓右心系2
、肺動脈3、肺毛細管4a、肺静脈5−一−−−という
複雑な過程を経なければならず、造影剤の性質に制約を
うける点と、生体の安全面からの制約も大きいからであ
る。
発明の目的 本発明は生体に全く無害な方法により左心系の造影を可
能にしようとするものであり、肺の呼吸作用によって雰
囲気中より肺の毛細管中血液に特定物質をとりこみ、成
分分圧の差や超音波による負圧或いは雰囲気圧による負
圧によって肺毛細管につづく肺静脈や左心房′、左心室
で微小気泡を発生し、これにより左心系での造影を可能
とする。
発明の構成 本発明の超音波用気泡−発生方法は、空気単体又は空気
へ生体に無害で気泡化し得る物質を加え又は置換して異
なる成分比としたものから成り、気圧は1気圧又はそれ
より異なる第1の雰囲気中で生体に呼吸させ、第1.の
雰囲気とは成分及び又は気圧が若干異なる空気主体の第
2の雰囲気中で、負圧発生用の超音波照射・を加え又は
加えずして、生体の血液中に造影用気泡を発生させるこ
とを特徴とする。また超音波用造影気泡発生装置は負圧
発生用の超音波を発生する超音波振動子と、必要に応じ
て該振動子が発生した超音波を生体内に入射さ・る超音
波伝播媒体を収容する可撓性容器とを備え、該振動子お
よび容器には測定用超音波探触子がこれらを貫通して体
表に接するようにさせる切欠き又は貫通孔が設けられた
ことを特徴とするものであるが、以下図示の実施例を参
照しながらこれを詳細に説明する。
発明の実施例 本発明では肺の吸収作用で空気や特定のガス、蒸気を肺
毛細管中血故に取り込み、肺に続く肺静脈、左心房、左
心室、更には動脈、生体各部器官等で、分圧差、超音波
音圧及び又は周囲圧力の差による負圧形成で微小気泡を
発生させるが、このため第1の雰囲気と第2の雰囲気を
用意する。第1の雰囲気は空気単独、又は空気の02以
外の成分実質的にはN2の一部を生体に無害で気泡化す
る物質例えばHe、 Ne、^r、 Kr、 Xeなど
の稀ガスやC02、H2O等で置換したもの或いは空気
に特殊な有機ガス例えばエーテルを加えたもので、気圧
は1気圧または1気圧より異なる(一般的には高い)も
のとする。第2の雰囲気は第1の雰囲気とは成分及び又
は気圧が若干異なる成分のガス体であり、これら第1.
第2の雰囲気の成分、気圧の組合せには、気圧(全圧)
は同じであるが成分従って分圧が興なる、成分は同じで
亀るが気圧が異なる、成分も気圧も異なるなど各種ある
が、要は第2雰囲気が第1雰囲気とは異種のものである
ため、第1雰囲気中での呼吸により血液中に溶解した該
第1雰囲気中の特定成分が該第2雰囲気中で気泡化する
ようにすることである。該気泡化は、超音波負音場の適
用により促進される。また第1雰囲気と第2雰囲気は生
体に時間を異ならせて作用させる、つまり第1雰囲気中
で生体に呼吸させ、次いで生体を第2雰囲気に移して発
泡させても、或いは第1雰囲気と第2雰囲気を同時に生
体に作用させる、つまり第1雰囲気中で呼吸させながら
生体の吸排気口以外の部分に第2雰囲気を作用させて発
泡させてもよい。前者の場合発泡は第1雰囲気から第2
雰囲気へ移した時点以後の短時間であるが、後者の場合
発泡は連続的である。
減圧下での発泡の重度のものは所謂潜水病として知られ
ている。これは強い気圧のもとての呼吸で空気が多量に
血液内に溶解し、その後生体が急に常圧下に置かれると
血液中空気が気泡化し、気泡径が大きいものは血管特に
毛細管を通れず、それを塞いでしまうことにより発病す
る。若し気泡がすべて毛細管径より小であれば格別支障
はなく、潜水病の特徴である0節々の痛みなどは発生し
ない0本発明はこの無害な軽微の潜水病(これは病とは
言えないから表現が適切でないカリを生じさせて血液中
に造影気泡を作ろうとするものである。
超音波を加えると血液に加わる圧力は周囲圧力の他に該
超音波による正、負の圧力が加わり、該負の圧力で減圧
されて、第1雰囲気中での呼吸で血液中に熔解した咳第
1雰囲気の特定成分は一層容易に気泡化する。これは気
泡化に必要な超音波か弱くてもよい、及び又は血液中に
溶解させる第1雰囲気が少量でもよい(例えば第1雰囲
気はそれ程高圧でなくてもよい及び又は第2雰囲気はそ
れ程低圧でなくてもよい)ことを意味し、いずれも生体
にとって好ましい。次に本発明の実施例を挙げる。
実施例1 第1雰囲気および第2雰囲気を共に空気とし、第1雰囲
気でしばらく呼吸した生体をそれより低圧の第2雰囲気
に移して生体全体の血中に毛細管を通過し得る微小気泡
を発生させる。この現象は潜水病と同じメカニズムであ
るが、潜水病のように毛細管に気泡がつまって痛感を伴
なうような大径の気泡を発生しないように第1.第2雰
囲気の圧力差を少なくする。この圧力差は第2雰囲気が
1気圧であれば第1雰囲気をそれより若干加圧し、また
第1雰囲気力月気圧であれば第2雰囲気をそれより若干
減圧することで実現する。
実施例2 第1雰囲気を、空気成分のうち酸素(o2)以外の成分
の一部または全部を生体に無害な成分例えばHe、 ^
r等で置き換え、これを生体に呼吸させる。第2雰囲気
は)Is等の前記成分の分圧が低い又は絶無の気体或い
は通常の空気である。この場合に0 は第1.第2雰囲気の圧力差はなくともよい、つまり第
1雰囲気がHe入りの空気であるとすれば、その後生体
を通常の空気に晒すだけで血中のHeは周囲空気との平
衡化のため微小気泡になり、やがては生体組織を通して
拡散、消滅する。
実施例3 第1雰囲気を空気+有機ガス(エーテル等)とし、第2
雰囲気を実施例2と同じにする。この場合も第1.第2
雰囲気の圧力差は原則として不要で、血中の有機ガスが
微小気泡になる。
いずれの実施例も注目成分の平衡血中濃度が第1雰囲気
中の生体と第2雰囲気中の生体とで異なることを利用し
て血中に微小気泡を生じさせるものである。この微小気
泡は生体全体で生じるものであるから、第1図の肺静脈
5、左心系6、動脈7および各種臓gigaの造影も勿
論可能である。
生体全体を第1雰囲気で満たした加圧室に入れたりマス
クで鼻、口を局部的に覆って該マスクより加圧第1雰囲
気を生体に加えると第1雰囲気の血中濃度を高めること
ができる。マスクを用いる場1 合の様に局所的な肺内毛細管が高濃度の第1の条件にあ
り、且つ他の生体組織が低濃度の第2の条件にあると、
段階的な雰囲気の変更をせずに連続的に作動できるので
観察、測定に都合がよい。全身加圧の例は潜水病として
知られる現象を積極的に利用するものであるが、低い加
圧(圧力差)で済ませるには第2雰囲気への移行(例え
ば常圧への戻し)を急激に行なうと良い。また加圧圧力
と時間を制御することにより、気泡径を8μm以下に調
整したり、肺毛細管通過後に新たに気泡を発生させたり
することができ、生体への有害性を無効化することがで
きる。
上述したような気泡発生は超音波の通用で助長されるが
、第2図および第3図に超音波で局部的な負圧を形成す
る造影気泡発生装置の実施例を示す。尚、この場合にも
実施例1〜3のいずれかを併用することができる。第2
図において11は負圧形成用アプリケータで、10KH
z 〜500KHz程度の超音波振動子を用いている。
このアプリケータ11の形状を凹面とすることで音圧を
特定点2 に集束できる。アプリケータ11と生体8との間には可
撓性の超音波伝播媒体容器本例では水袋12を介在させ
、また水袋12と生体8の体表との間には油、ゼリー等
を塗って音の伝達を良くする。高い周波数の超音波は小
面積の振動子で集束域13を形成できるが、骨14等に
よる吸収をうけやすいので集束域13が骨14.1.4
の間に位置するように場所を選択する。低い周波数の超
音波は集束には大面積の振動子を必要とするが、骨等に
よる悪影響を受けに<<、広い体表接触部から超音波を
入れて体内所望部例えば肺静脈などに集束域を作ること
ができる。15は心臓左心系6等の測定対象を数MH2
の超音波によりBモード、Mモードなどでスキャンする
測定用探触子で、16はそのセクタスキャン領域である
。この探触子15はドプラー測定器等に置き換えること
もできる。
第3図の例はアプリケータ11の面積が広いので、その
一部を切り欠いたり穴17を開けたりしてそこに測定用
探触子15を挿入し得るようにし3 たものである。いずれの場合でもアプリケータ11から
の超音波はその谷側の半サイクルで生体8内に局部的に
負圧を発生して前述した気泡発生を助長するので、例え
ば実施例1のケースでは第1第2雰囲気の圧力差を縮小
できる。
発明の効果 以上述べたように本発明によれば、生体血液全体に高反
射率の微小気泡を発生できるので、従来不可能とされて
いた左心系等の造影が可能となる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は生体の循環系の説明図、第2図および第3図は
本発明の詳細な説明図である。 図中、4は肺、6は心臓左心系、8は生体、11は超音
波振動子、12は可撓性容器である。 出願人 富士通株式会社 代理人弁理士  青  柳    稔 4 馬1図 5 ′!IIPJ2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ill空気単体又は空気へ生体に無害で気泡化し得る物
    質を加え又は置換して異なる成分比としたものから成り
    、気圧は1気圧又はそれより異なる第1の雰囲気中で生
    体に呼吸させ、第1の雰囲気とは成分及び又は気圧が異
    なる第2の雰囲気中で、負圧発生用の超音波照射を加え
    又は加えずして、生体の血液中に造影用気泡を発生させ
    ることを特徴とする超音波用造影気泡発生方法。 (2)第1の雰囲気の全圧又はある成分の分圧が、第2
    の雰囲気の全圧又は該成分の分圧より大なることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の超音波用造影気泡発
    生方法。 (3)第1の雰囲気中で生体に呼吸させ、次に生体を第
    2の雰囲気中に移しで気泡発生を行なわせることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の超音波用造影気泡発
    生方法。 (4)第1の雰囲気は生体の吸排気口部分に作用させ、
    同時に第2の雰囲気を生体残部に作用させて発泡させる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の超音波用
    造影気泡発生方法。 (5)負圧発生用の超音波を発生する超音波振動子を備
    え、該振動子には測定用超音波探触子がこれらを貫通し
    て体表に接するようにさせる切欠き又は貫通孔が設けら
    れたことを特徴とする超音波用造影気泡発生装置。
JP3915182A 1982-03-12 1982-03-12 超音波用造影気泡発生装置 Granted JPS58155846A (ja)

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JPH0147180B2 JPH0147180B2 (ja) 1989-10-12

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JP (1) JPS58155846A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009189867A (ja) * 1996-08-09 2009-08-27 Koninkl Philips Electronics Nv 超音波イメージング装置
WO2012132140A1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-04 パナソニック株式会社 超音波造影剤

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009189867A (ja) * 1996-08-09 2009-08-27 Koninkl Philips Electronics Nv 超音波イメージング装置
WO2012132140A1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-04 パナソニック株式会社 超音波造影剤

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