JPS58177631A

JPS58177631A - 血流情報用プロ−ブ

Info

Publication number: JPS58177631A
Application number: JP6028082A
Authority: JP
Inventors: 博古幡; 直樹鈴木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-04-13
Filing date: 1982-04-13
Publication date: 1983-10-18

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】本発明は血流情報測定用プローブに関するものである。

従来、細動・静脈における血流情報を無侵襲的、かつ拍
動波形として計測する事は困難であり、循環系の直接的
な解析、血管障害の的確な診断治療に著しい不都合を生
じていた。今日、その目的に最も適す手法は超音波と思
われるがこの手法につ埴ては、過去、我々の開発した超
音波定量的血流量針側装置（発表媒体はＱＦＭ）が線類
動脈等の径の比較的太い走行の直接的な血管で、実現し
ているにすぎない。

しかし、ＱＦＭではより径が細く、蛇行した血管に於て
はプローブの形状が大きすぎること等が原因で、測定困
難であった。

また、血流計測法として、　０１ｓｏｎ　（１９７４）
Ｋよる総領動脈血流測定法があるが、以下に述べる点に
おいて゛、蛇行した細動・静脈の計測には不適当である
。

まず、第一に□ｔｓｏｎの方式は振動子をベルトに固定
し、これを頚部に巻きつける形で固定して計測する手法
をとっているが、この方法は頚部下方に位置し、血管径
も太く、走行の直線的な線類動脈のみに適用できるもの
である。また０１ｓｏｎの方式でもパルスビームによる
血管径測定と、血流速測定を行っているが１次の点にお
いてやはり不都合である。

図面を参照して説明すれば、第１図が示すように、血流
速ＢＬ方向（対し、超音波トランスデユーサＡ’を設け
、これにより血管径を計測し、血流速を測定するトラン
スデユーサＢ、Ｃを血流速ＢＬ方向に対して交叉する方
向に所定の角度をもって設定してなるものである。この
ため、同一部位からの血流情報を得ることはできず、細
動脈の、血流情報を得るプローブには適さない。また、
血管中央部にビームの交叉点を設定できない友め、連続
ビームの血管に対する正確な入射角度を把握できず、正
確な血流速度を求めることができなかった。

本発明はかかる不利益を解決するために提案されるもの
である。本発明の主たる目的は、細動脈の同一部位から
の血流情報を得ることのできる血流情報測距用グローブ
を提案することにある。

また、血管径及び深さを特定した部位の血流速をドプラ
法にて正確に把握するための超音波ビームの血管壁に対
する入射角度を知ることのできる血流情報測定用グロー
ブｆ：提案することにある。

本発明のかかる目的は、パルスエコートラッキング法で
血管径を計測するための超音波トランスデユーサと、ド
プラ法で血流速を計測するための一対のトランスデユー
サをそれぞれのトランスデユーサからのビームが血管内
で交叉するように血流方向に配列したことｔ−特徴とす
る血流情報測定用プローブによって達成される。

次に、実施例の説明に先立って１本発明の一般的原理を
説明する。

本発明は血管の直径を求めるためのＡトランスデユーサ
からの超音波の方向が血管の中心に対して垂直になる位
置を求める。このための手法は。

血管壁からの反射波の信号が最大となる位置管求めるこ
とによって実現される。

同時にトランスデユーサＡの方向を血管の中心に垂直に
することにょ〕、トランスデユーサムで送受した超音波
パルスの血管壁上、下の時間差計測により、血管径を知
ることができる。同時に血管の深さを求めることができ
る。

上述の手法によりＡトランスデユーサの方向を血管に垂
直に固定出来ると、Ｂ）ランスデューサの発する超音波
の方向が血管内の血流の方向に対して如何なる角度であ
るかが分る。また同時に血管の深さが解るため、血管中
央部でビームを交叉させることができる。これによって
、トランスデユーサＢから発射された超音波の血液での
反射波をトランスデユーサＣで受けて、得られるドプラ
ー効果による歪（周波数のずれ）により、血流速を計算
することができる。

第２図社本発明の実施例のプローブを備える血流情報処
理装置の全体構成を示すブロック図である。装置扛験者
が手に持つか、もしくは支持アーム等によって測定部位
に固定する超音波プローブ１とプローブ信号の供給、及
び得た情報を処理する装置本体として区分される。

装置本体はさらに、内部で血管径計測部２と血流速計測
部３さらにこの２つの情報から血流量を算出スるマイク
ロ・コンピュータによる演算部４及びこれらの情報を表
示する高速モニタ部５．低速モニタ部６、数値表示盤７
、プリンタ８より成る。

べ次に第３図に従って、計測部位の皮＃に接触させ、超音
波を送受信するプローブ１について説明を行う。プロー
ブは前述した構造原理に従って構成されており、血管径
検出のための送受信用トランスデユーサ部である振動子
１１と常に血管に対し指定した角度で超音波ビームを照
射し、かつ反射波を受信する血流、、！計測用トランス
デユーサ部である振動子１２に分かれる。トランスデユ
ーサ部１１のトランスデユーサＡは入射角に対し反射角
の等しい超音波の受信を行うため、同一のトランスデユ
ーサで双方を兼用し、バッキング材１３を併う振動子を
用いる。

トランスデユーサ部１１のエコートラッキング部分にお
けるビームは後述の血流速度計測の精度を向上するため
のビームの入射角を指定する指標とするため、できるだ
け幅の細く、指向性の高いビームの放射できるトランス
デユーサを必要とする。このためにはトランスデユーサ
が小さいはど良いが形状の減少はパワーの減少を併うこ
とになても十分対応できるトランスデユーサを使用する
ことが望ましい。

また血流速測定には１対の振動子Ｂ、Ｃをそれぞれ送受
波用にあてている。この送信用受信用の２枚の振動子は
グローブの先端に配置しである。

振動子Ｂ、Ｃは一定の角ｊｉｊ’を保持するため、スペ
ーサ１４に固定されている。血管径測定部及び血流速測
定部はアクリル材等のプラスチック及び金属により外装
し、指向性管高くするため外形、特に皮膚接触部分を小
さくすることを努力した。

これは外形の特にプルーブ先端部が頚部上部に蛇行を示
す細勤靜脈の計測において著しく不利となる。よって寸
法、特にプローブの先端部にあたる皮膚接触Ｗ６ｔ−上
記にとどめた。本方式においては。

両者のビームが血管内の一点で交差する。更に血流に対
するビーム入射角は測定精度に影響する。

測定の基本原理は、超音波バルスエ；−トラッキング法
を用い、血管径Ｄ　（ｔ）を計測し、血管断面積Ｓ　（
ｔ）　ｔ″求め、同時に同一部位より超音波ドプラ法に
て求めた血流速度Ｖ　（ｔ）より、血流量Ｑ　（ｔ）　
’ｉ算出する。以下は、その算出方法の１例である。

Ｑ（ｔ）＝ｌ／Ｔｈ４ｈｑ（ｔ）ｄｔ　　　　　　・・
・（１）ここで　　　　　　　　　　　　　Ｔｈ　＝心
局期ｑ（ｔ）　＝　Ｖ　（ｔ）　Ｘ　Ｓ　（ｔ）　＝　
Ｖ　（ｔ）　ｘ　＊　（１吐）ｔ−（２）Ｖ（ｔ）＝　
ｅｆｄ／２ｆ、　ＱＯＩ　（−＃　）　　　　＝１３）
Ｃ中育速ｆｄ：平均ドプラ周波数ｆ・：キャリア周波数その際超音波ドプラ法において社、上記の血流に対する
ビーム入射角Ｏが未知では、一般Ｋ（３）式を用いて流
速換算することが出来ない。本性ではＤ　（ｔ）計測に
用いる血管壁エコーが血管にほぼ垂直に照射されていな
ければ極端に減衰することを利用した。即ち逆に壁エコ
ーが充分に得られる限り。

超音波ビームは血管に垂直に照射されているので、流速
測定用トランスデユーサの角度差となる。そ除くことが
出来、上記のような小型プローブの製作を可能とした。

次に装置本体システムの一例として次のパルスエコート
ラッキング法によって得たエコーより血管径を計測する
。この際、血管の前壁と後壁の間隔を拍動による径の変
動、数音振幅変化に影蕃されず、測定するためのｐｈａ
ｓｅ−Ｌｏｅ−ｋｅｄ−Ｌｏｏｐ　ｆ有している。

血流速計測部においては連続波ドプラ法により得た血流
ドプラ信号より零交叉数計法（Ｚｅｒｏ　Ｃｒ−ｏｓｓ
ｓｉｎｇ　Ｍｅｔｈｅｄ　）’を用い血流速波形を得る
。この場合ＺＣＣ＠は襄の血流速値よシ１５Ｘ高い値を
示すが、これについては絶対流速算出時に補正する。　
　　　　°、４演算部においては前記０）〜（３）式の演算を行い最終
的に絶対血流量Ｑ　（ｔ）’を算出する出方とじて、血
流量、血流速及び血管径の拍動パターンｔｉｃＲＴ及び
デジタル表示によって表示され、さらに各平均最小、最
大値とともに第４図の形式でプリントアウトされる。第
４図Ｕ）は血流量を示し、（ロ）は血怪流速を示し、ｅｌは血管条の変位を示す。

超音波プローブにおいて計測対称とする血管は皮膚下に
おいて蛇行している場合もあシ、深さもそれぞれ異なる
。よって常に血管中央部にビーム、交叉点凱するように
血管径、計測部と流速計測部を可動としている。この構
成扛第５図によって実現できる。即ち、トランスデユー
サＡの支持体２０を垂直ＫＴ定規状に部材２２に固定す
る。

一方、トランスデユーサＢ、Ｃの支持体２４は血管壁に
対する入射角０を一定に保って、血管の深さに対応して
、長孔２６上でその位置を移動できるようにする。また
、入射角を変更することもできる。これを位置及び角度
調整用ノブ２８で行う。

例えば、入射角０を一定としたときに深さ１なる血管の
中心部で両者のビームを交叉させようとする場合　ｔａ
ｎθ＝−なる関係から求まる距離ｄに合わせて支持体２
４の位置を移動させればよい。

また、距離ｄｔ−一定に保った場合には、同様にｔａｎ
　＃　＝　Ｍ　なる関係から求まる角＊ｅｔｒｃ合ゎせ
て角ｆを調節すればよい。

第６図は、血管の深さに応じて血管中心で２つのビーム
を交叉させるべく入射角θ又は距離ｄを調整するために
操作をした状１１を示す説明図である。即ち、第６図（
へ）は入射角６５″で皮膚下１．５　ｅｘａの血管の血
流情報ｔ−測測定るのに対し、（ロ）の場合は入射角６
５′で２．５　ｅｘ下の血流情報を計測するため、距離
ｄを調整し、血管の中心でビームを交叉させることがで
きた。またｆ→の場合は距離ｄＫ加え、更に入射角７σ
とした例を示す。なお、入射角が１変異なると流速が３
９６異なるので、変化させたビーム入射角を演算時に補
正データとして用い、流速を直値に近づける補正全行な
う。

超音波プローブ血管径計測部と血流計測部の角度を変化
させることができるが、あらかじめ図のような角度を持
たせることが必要である。この製作方法としてアクリル
樹脂、その他の材料に角度をもたせ丸穴を掘ってトラン
スデユーサを埋め込む方法があるが、あらかじめ設定し
た角度に切削したスペーサ１４Ｋ）ランスデユーサラ固
定し、もってプローブ先端部に装着する。

第７図及び第８図は血管径検出用トランスデュ上４一すを移動し、希望する血管３１１探査し、それに対し
て垂直にプローブｌを対向させる過程を示す。即ち、第
７図（イ）に従い、皮膚表面３０上を水平にグローブｌ
ｔ−移動し、目的とする血管を見い出す。この調査は、
目的とする血管上の位置をグラフ図において０とし、そ
こから変位するに従い正又は負の方向への変位を示す横
軸と、正晩し友血管壁エコー振幅（実１ｓＦｉ血管３１
の上壁から、破線は下壁からのエコー振幅）１−示す縦
軸上のデータから行うことができる。

また、血管に対してトランスデユーサＡを垂直に設定す
る技法社、垂直にビームが照射されていないときに極端
に血管壁エコーが減衰することを利用し、第７図によっ
て求められ喪位置でプローブｌｔ−振シ（第８図ｆＯ）
、血管壁エコーが最大の角度をもって垂直と認定できる
（第８図（ロ））。図中、実線は土壁か＾−−−を示し
、破ｍＦｉ下壁からのエコーを示す。なお、第８図ｆｌ
）において３゜は皮膚であり、３２扛血管壁の土壁であ
り、３４は下壁を示す。

更に、グローブｌの血流速計測用トランスデユーサ部１
２の面と血流の方向が一致していなければ流速の真の値
が得られないが、この場合上記の方法でトランスデユー
サＡを血管に対して垂直に位置させた状態で左右に回転
させてトランスデユーサ部１２の位置を変え最大流速値
が得られる位置とすれば、トランスデユーサ部１２０面
と血流の方向が一致したことになるので問題はない。

以上説明したように本発明によれば、血管径を特定した
部位の血流情報を得ることができる。しかも本発明によ
れば、血流方向にトランスデユーサが配列されているた
め、細動脈、細静脈の血流蛇行社測定の障害とならない
。

また更に、血管径針側用ビームをドプラ効果による血流
速測定ビームの入射角度情報の把握のための指標とする
ことができるので、計測値の精度の著しるしい向上を期
待できる。

このため本発明の利用により脳循環に密接な関係を持つ
内頚動脈、外頚動脈、椎骨動脈等の細動・静脈の定量測
定が精度をもって無侵襲に行なえることは、脳循環の解
明に寄与するのみならず。

本邦死因上位管占める脳血管障害の治療・予防に大きな
役割を果たすものと考える。

なお１本プ關−ブの応用例としては、下記の要領が掲げ
られる。

まず、脳血管障害診断、治療への応用としては■脳血流
のスクリーニング検査による脳血管障害の早期発見 ■治療の判定 ■脳血管系に対する薬剤効果の判定が考えられる。さらに、一般的な四肢・臓器、血行状態
の解明への応用として。

■血行障害の診断及び治療効果の判定 ■細動・静脈にわたる血管系に対する薬剤−効果の判定 ■リハビリテーションの判定 ■運動負荷による末梢循環動態の評働の可能性が挙げられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の血流計測装置の基本的構成を示す説明図
。第２図は本発明の一実施例に係るプローブを備える血流
情報処理装置の全体構成を示すブロック図。第３図は本発明の一実施例に係るプローブの主第４図（
イ）、（ロ）、（ハ）は各々血流量。血流速及び血管径の計測結果例を示すグラフ図。第５図は本発明の一実施例に係るプローブの全体構成を
示すと共に計測状態の一例を示した側面図、第６図は本発明の一実施例に係るプローブを用いて血流
情報を計測する際の計測状態例を示す説明図。第７図（イ）は本発明の一実施例に係るプローブの操作
方法を示す説明図。第７図Ｃ口）はそのときの計測結果の一例を示すグラフ
図。第８図（イ）は同様にプローブの操作方法を示Ｔ説明図
。第８図Ｃ口）はそのときの計測結果の一例を示すグラフ
図である。ここで、ｌ・・・プローブ、２・・・血管計測部、３・
・・血流速計測部、４・・・演算部、５・・・高速モニ
タ部。６・・・低速モニタ部、７・・・数値表示盤、８・・・
プリンタ、１１・・・送受信用トランスデユーサ部、１
２・・・血流速計測用トランスデユーサ部、Ａ、Ｂ、Ｃ
・・・振動子、１３・・・バッキング材、１４・・・ス
ペーサ。２０・・・支持体、２２・・・部材、２４・・・支持体
、２６・・・長孔、２８・・・角度調整用ノブ、３０・
・・皮膚、３１・・・血管、３２・・・血管壁の上壁、
３４・・・血管壁のド壁である。特許出願人　　吉　村　正　蔵第５図第６図（イ）二二ｆ−；第７図（イ）（ロ） −１−Ｚ　　　−１０１２Ｓ第８図（０）

Claims

【特許請求の範囲】ｌ、パルスエコート、ラッキング法で血管径を計測する
ための超音波トランデューサと、ドプラ法で血流速を計
測するための一対のトランスデユーサをそれぞれのトラ
ンデューサからのビームが交叉するように血流方向に配
列したことを特徴左する血流情翰測定用プローブ。２、血管径を計測するためのトランスデユーサに対して
血流速を計測するための一対のトランスデユーサを並行
移動可能に支持し、両トランスデユーサからのビームの
交叉する深度を可変としたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の血流情報計測用プローブ。３、血流速を計測するための一対のトランスデユーサか
らのビームの発射角度を可変に該トランスデユーサを支
持し、血管径を計測するためのトランスデユーサからの
ビームに対する交叉角度を可したことを特徴とする特許
請求の範囲＄１項に記載の血流情報計測用プローブ。