JPS582334Y2 - 超音波プロ−ブ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は超音波によって血流速や血流量を測定するよう
にした超音波血流量計測装置に適用して好適な超音波プ
ローブに関する。

本考案の説明に先立ち、まずこの超音波血流量計測装置
について述べる。

脳動脈硬化等の脳血管障害予知に有効な脳循環特性（脳
血管特性）は頚動脈の血管物性を明らかにすることによ
って知ることができる。

即ち、頚動脈の血圧、血流速から求められる流体力学的
インプットインピーダンス特性に、頚動脈系の模擬電気
回路モチ゛ルのインプットインピーダンス特性を近似さ
せ、この電気回路モデ゛ルのパラメータ値から脳循環特
性を測定する。

電気回路モデルとしては変形ウィンドケラセル型モチ゛
ルが使用される。

そのため、血管物性を求めるには先ず、血管径、頚動脈
圧波、血流速（絶対流速）等を与えて、変形ウィンドケ
ラセル型モデルに必要な血管抵抗Ｒ１血管慣性値り及び
脳血管容量Ｃを求め、続いてこれら定数から血管のイン
プットインピーダンス特性を求めることによって解明で
きる。

従って脳循環特性を究明するには上述した血管径や頚動
脈圧波等を知る上で頚動脈の血圧、血流量を測定する必
要がある。

血圧は周知のストレインゲージ型の血圧測定装置を使用
すればよい。

一方、血流量は超音波を利用することにより、非観血的
、無侵襲的に測定することができる。

この装置を、この考案では超音波血流量計測装置という
。

この計測装置では第１図で示すように超音波プローブ（
トランスデユーサ）３を頚動脈１に当て、超音波連続波
の反射波（ドツプラー信号）を用いて血流速や血流量を
計測し、あるいはこれを波形として表示するものである
が、この場合頚動脈に対する超音波の照射角θＴの相異
によって測定値が大幅に相異する。

表−１を参照しながら説明してみよう。

この測定例は血流速が６０ｃｎｎ／ｓｅｃの人血で測定
した場合であり、第１図で示すように血液が矢印ａ方向
に流れているとき超音波プローブ３を図のように当てた
場合の測定結果である。

この表をみれば明らかなように超音波照射角θ□が６０
°のとき最も誤差のない出力（血流速）が得られ、この
照射角θ１を境にして誤差が大きくなる。

この例では照射角６０°を中心として±１０°変化する
ことによって、測定値は２５〜３０％程度の変動を示す
。

このことは超音波照射角θＴを表−１のように６０°に
常に設定しておかなければ正しい測定結果が得られない
ことを意味する。

しかしながら、実際にこのプローブを操作する場合には
医師等がプローブを手にとり、患者の頚動脈に当てるた
め照射角はまちまちである。

そのためこのプローブより得た血流速は測定の都度異っ
てしまう。

従って測定精度が極めて悪い。この欠点を除去するため
には、血流を測定するに際し、一対のプローブを使用し
、夫々のプローブで同時に得た反射波を利用すればよい
。

（その理由は後述する）。

この考案はこのように一対のプローブを利用して特に血
流速を測定するようにした超音波プローブの改良に係る
。

第２図はこの考案に係る超音波プローブの一例であって
、この例は血流速のほかに、血流量も同時に計測できる
ようにするため、血管径の偏位出力を得るための超音波
振動子の設けられた超音波プローブに適用した場合であ
る。

図において、５は角筒状の金属ケースで、６は振動子の
取付板である。

取付板６の所定位置には血流速測定に供する単一の送波
用振動子７が所定の照射角度となるように、取付板６の
平面６ａに対し所定の角度をもって取付けられ、そして
この送波用振動子７に対しその前後に一対の受渡用振動
子８Ａ、８Ｂが取付けられる。

取付は角度は図のように点Ｐよりの反射波連続波を受渡
できるような角度で、この角度θ８．θ５についての具
体例は後述する。

振動子７，８ Ａ、８ Ｂは第３図で示すように、−直
線上に位置するように配置されている。

なお、これら振動子７，８ Ａ、８ Ｂは図のように角
形であって、長さｌは測定血管の管径に基いて定められ
る。

管径Ｄｂは最大７〜ｌＱｍｍ程度であるから、１０ｍｍ
程度の長さに選べばよい。

そして、振動子７．８ Ａ、８ Ｂとしては固有振動周
波数が５ＭＨｚのセラミック振動子が使用される。

送波用振動子７を挾んで一対の受渡用振動子８Ａ、８Ｂ
を配すれば、受渡用振動子８Ａ、８Ｂの夫々に対し、独
立した送波用振動子を使用する必要がなく、また送波用
振動子が１個であれば、照射点Ｐがずれることもなく、
受渡用振動子８Ａ、８ＢはいずれもＰ点の反射波だけを
受波することができる。

血管の径偏位測定用振動子９は受渡用振動子８Ｂの側方
に配される。

具体的にはこの振動子９は他の振動子と同一配列方向に
位置し、かつ振動子８Ｂの前方に配されるものである。

そして、他の振動子７と同一照射点となるようにその取
付位置が選定される。

振動子９の取付位置に対応する部分は図のように取付板
６及び補強部材１２自体に中空の孔１１ａ、１２ａが形
成され、ここにバッキング材１３が充填され、振動子９
はこのバッキング材１３の先端に取付は固定される。

１４はバッキング材１３を固定するためのネジである。

なお、この振動子９はチタン酸バリウム振動子を使用し
た送受波兼用のもので、１０ ＫＨｚのパルスにより間
欠的に励振され、その固有振動周波数は６Ｍ止である。

超音波プローブ１０をこのように構成した場合、血流速
■、は次のようにして求めることができる。

今、第４図で示すように、振動子７と血管１とのなす角
をθ。

、振動子８Ａと血管１及び振動子８Ｂと血管１のなす角
を夫々θ８．θ５とする。

θ、−０８−〇を常に所定の角度に保持した状態で血流
を測定すると、体表面に当てる超音波プローブ１０の角
度に拘わらず、常にほぼ一定の測定出力を得ることがで
きる。

続いて、第５図を参照しながら上述の理由を説明しよう
。

振動子７より発射された超音波の反射波即ちドツプラ出
力は頚動脈１を流れる血液の流速と超音波受渡角のコサ
インに比例することは知られている。

即ち、振動子８Ａ、８Ｂによって受波されたドツプラ出
力Ｓ−，Ｓｂは（１） 、 （２）式のようになる。

とすれば、第５図により０点及びＤ点がＡＢを直径とす
る円の円周上に位置するとき、線分ＡＤによって表わさ
れるドツプラ出力Ｓ′８及び線分ＡＣによって表わされ
るドツプラ出力Ｓ′５は、夫々受波角度が第４図の場合
と第５図の場合とで相異するので、 のような関係になる。

そして、この第５図において、 である。

線分ＤＢは、ηξ θ、−θ８ θとする と、 で求められるから、結局（６）式で与えられる血流速■
５は となる。

この（８）式に基いて求めた血流速Ｖ、の測定値（計算
値）と、測定すべき真の血流速ＶＢとのずれはあまりな
いことが確認された。

（表−２）のデータはθ二１５°で、測定すべき真の血
流速■８が６０ 、０ ｃｍ／ｓｅｃと１００．０ ｃ
ｍ／ｓｅｃであるときの（８）式による計算値■５を示
す。

このように、２個のプローブを使用すれば、角度依存性
があまり顕著にあられれないことが判った。

依って、測定の都度プローブ１０の当接角が変わろうと
も、血流速測定には殆んど影響しない。

角θの採りうる範囲は、特に限定されないが、本例では
θ＝２０°に選定されている。

そして、上述したようにプローブ単体ではθ、＝６０’
のとき測定誤差が最も少ないので、振動子７の照射角θ
、は６０゜の近傍に選ばれる。

この例ではθ□＝６５°で、θ８５５°、θ５＝７５°
である。

以上説明したように、この考案によれば、単一の送波用
振動子７を挾んで一対の受渡用振動子８Ａ、８Ｂを配し
たので、送波用振動子７を共用でき、また送波用振動子
７が１つであるから、照射点Ｐが常に一定となって、こ
の同一点からの反射波に基いて血流速■５を求めること
ができる。

そのため、血流速Ｖ、の測定精度を向上させることがで
きる。

また、送波用振動子７を共用することによりプローブの
小型化、コストダウンを図れる。

なお、血流速Ｖｂを求めるための具体的な回路構成は、
この考案とは直接関係がないので省略する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の説明図、第２図はこの考案の一例を示
す超音波プローブの縦断面図、第３図はその底面側の図
、第４図及び第５図はこの考案の説明に供する図である
。 ７は送波用振動子、８Ａ、８Ｂは受渡用振動子、９は送
受波用振動子、５はケースである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 血流速測定のための単一の送波用振動子と、一対の受渡
   用振動子とを有し、上記送波用振動子を挾んで直線上に
   上記受波用振動子が配され、上記送波用振動子により発
   射された連続超音波を上記一対の受波用振動子で夫々受
   波するようにした超音波プローブ。