JPS61232838A - 機械駆動式血流測定方法およびその装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は血流測定方法に係シ、特に超音波ドツプラ効果
を利用して血流速、血流量を計測するに際し、動きのあ
る部位の血流を測定するに好適な血流測定方法に関する
。

〔従来技術〕

一般に、身体各部の血流速、血流量を計測する手段とし
て、電磁血流計やカテーテル血流計による方法が知られ
ている。しかし、斯かる方法では被験者の計測部体表を
切開し、直接露出させた血管にプローブを装着する必要
、若しくは計測対象となる血管の末梢部を切開する必要
があシ、いずれも極めて侵襲性、危険性が高く、繰り返
し計測や長期連続計測が不可能であった。このため、従
来では超音波によるドツプラ効果を利用した血流計によ
る測定が多く行われている。

従来の超音波ドツプラ血流計を用いる測定方法は、血流
部に超音波を照射し、血液中の浮遊成分（主として赤血
球）による反射波をとらえて、ドツプラ効果による偏移
周波数を検出し、血流速度を測定するようにしている。

斯かる測定方法によれば、原則的に身体各部における血
流速、血流量は誤差１０％以内の精度にて計測可能であ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、従来の測定方法では、心臓部冠状動脈や運動
中の四肢動脈等の心拍動、体動に伴なって大きな運動を
行う部位の血流については、充分高い精度の計測はでき
ない問題があった。すなわち、心拍動及び運動による血
管自体の移動によってサン１リングポイントの深度が変
位し、真ノトツプラ周波数が得られず、また移動する血
管壁よシ生じる大きなパワーのドツプラ信号が重畳して
しまい、正しい血流速値が測定できなくなるのである。

また、血管の移動があれば、超音波ビームから血管が外
れてしまい、特に冠状動脈等の細い血管の測定が不可能
となる問題がある。

この点に関し、血管の移動に伴なう血流値の検出誤差改
善のために種々の方案が提案されている。

例えば、特開昭５５−４２６６６号公報、同５８−１１
８７４１号公報に開示されたもの、あるいは同５８−２
００７３２号公報、同５９−１１８３５号公報に開示さ
れたものがある。しかしながら、前２者は血流部の移動
によりレンジゲート位置を調整しようとするものであシ
、後２者は血流部の移動による増速弁を加味して検出値
を調整しようとするものであって、いずれも送信側超音
波ビームは固定位置にて照射され検出されるドツプラ信
号を事後的に処理しようとするものである。

したがって、血流測定のための超音波受信号に最大２０
０％に達する血流部移動による速度成分が混入するとい
う根元的誤差発生原因は避けられず事後これを処理する
必要があシ、かつ血管の運動が大きいことによりビーム
から対象血管が外れた場合の対処は行われていない。よ
って、特に冠状動脈等の動きの激しい細動脈での血流測
定は不可能かまたは困難であった。

本発明は、上記従来の問題点に着目し、冠状動脈等の動
きのある血流部に対し正しいドツプラ信号を得て精度の
高い測定が可能であシ、深さ方向に対するサンプリング
ポイントの電子的自動追従や血流速度の修正が不要な血
流測定方法を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

上記目的を達成するために、本発明に係る機械駆動式血
流測定方法は、血流測定用プローブから血流部に超音波
を照射し、反射波をとらえてドツプラ周波数を測定する
ことにより血流速度、血流量を測定する方法において、
前記血流測定用プローブに並設したプローブにょシ測定
対象血流部血管壁に対する超音波の送受信号により血管
壁の移動変位を検出し、当該検出信号に基づき前記血流
測定用プローブを血管の移動平面内にて同期移動させる
ことにより、血流部と血流測定用プローブ間を等距離に
保持して測定するように構成した。

また、上記測定方法を実施するための本発明に係る機械
駆動式血流測定像１は、血流部に超音波を照射し反射波
を受信する血流測定用プローブと、該プローブからの信
号に基づきドツプラ周波数を測定し血流速度、血流量等
を出力する血流計を具備する血流測定装置において、前
記血流測定用プローブを測定対象血流部の移動平面内に
配置するとともに測定対象血流部血管の移動方向に沿っ
て往復駆動させるアクチュエータに連結し、前記血流測
定用プローブには測定対象面流部血管壁に対する超音波
を送受信する移動距離検出用プローブを並設し、当該移
動距離検出用プローブからの信号に基づき血管の移動変
位を出力する変位計と１この変位計の出力信号により前
記アクテュエータを同期駆動させるサーボ制御装置とを
備えた構成とした。

〔作　用〕

上記構成により、血流測定用プローブと別異に設けたプ
ローブから照射され検出されるドツプラ効果に基づく側
枠周波数から血流部の移動変位が検出できる。この移動
変位と同期するよう血流測定用プローブを血管の移動平
面内で機械的に追従移動させて、当該血流測定用プロー
ブと血流部間を常に等距離に保持するので、血管自体の
運動による血流速度成分、血管壁より生じるパワーの大
きなドツプラ信号を除去し、かつ細い血管であっても超
音波ビームから測定部位を外してしまうことも防止され
る。

〔実施例〕

以下に本発明に係る機械駆動式血流測定方法およびその
装置の具体的実施例を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は血流測定方法を実施するだめの装置構成図であ
る。まず、当該装置は、測定対象たる血流部に超音波を
照射するとともに、その反射波を検出する血流測定用プ
ローブ１０を有している。

この血流測定用プローブ１０には超音波血流計１２が接
続され、血流計１２にて照射超音波の周波数と反射超音
波から、ドツプラ効果による偏移周波数を算出するもの
としている。ドツプラ周波数が得られれば、これは血流
部への照射角（一般に６０度）、照射超音波の周波数、
生体内音速（一定）、および血流速の関数となっている
ので、同様に血流計１２では演算処理して血流速値を算
出させるものである。また、測定部位の血管断面積から
血流量を求め、あるいは、対象血管内の平均流速値、血
流速波形、平均血流量値、血流量波形等を計測できる。

これらはコントロールキーボード１４の操作により表示
部１６に適示表示される。

ここで、心臓部冠状動脈等の細径血管であって心拍に基
づき激しい運動をなす血流部を計測対象とするため、当
該装置では前記血流測定用プローブ１０をアクチュエー
タたる油圧シリンダ１８の作動ロッド２０に連結し、プ
ローブ１０を血管２２の移動する方向（矢印人）と同方
向（矢印Ｂ）に往復駆動させるようにしている０この場
合、血管２２の移動平面と、プローブ１０の移動平面が
同一となるように油圧シリンダ１８を架台等により設置
固定しておく。そして、油圧シリンダ１８はサーボ弁２
４の切換え動作により作動油の給排方向に応じてロッド
２０、プローブ１０を往復移動させるものとしている。

一方、前記血流測定用プローブ１０に並設してこれとは
別異に血管移動距離検出用のプローブ２６が固定して備
えられており、このプローブ２６は測定対象血流部の血
管壁に対して、やはり超音波を照射し、血管壁からの反
射波をとらえるようにしている。周波数一定の超音波で
はプローブ２６と対象物間を往復する時間をカウントす
ることにより、両者間の距離が検出できるので、血管壁
からの反射波を得れば逐次移動する血管壁までの変位を
検出できる。このため、上記プローブ２６には超音波変
位計２８が接続され、プローブ２６での送受信号を入力
して血管２２までの距離（深度）変位を演算させている
。

上記超音波変位計２８の出力側にはサーボ制御装置３０
が接続され、ここでは変位計２８にて算出された結果に
応じて前記サーボ弁２４に駆動信号を出力するものとし
ている。この駆動信号は検出された血管２２の移動変位
に同期させて油圧シリンダ１８を駆動させ、もって血流
測定用プローブ１０を血管移動変位に追従移動させるも
のである０ なお、油圧シリンダ１８にはロッド２０の変位検出のだ
めの変位検出器３２が取付けられ、サーボ制御装置３０
に対し、第２図に示すように、フィードバック回路３４
を介して位置補正をなすようにしている。このため、サ
ーボ制御装置３０には変位計２８からの変位信号を増強
するサーボ弁２４への信号系路中におかれたアンプ３６
の他に、フィードバック回路３４中におかれた変位検出
器用アンプ３８が具備されている。

また、上述したように、血流測定用プローブ１０自身は
往復駆動される構成であるため、該プローブ１ｏと体表
面４０間の超音波伝達物質として従来から一般に使用さ
れているゲル状物質を用いることができない。そこで、
本実施例では超音波伝達物質として水を用い、このため
、血流測定用プローブ１０および血管移動距離検出用プ
ローブ２６が水中に充分没し、下面がエコー用ゼリー等
のゲル状物質によって密着できる樹枝製のウォータパス
４２を用いている。

上述した装置構成により行われる血流測定方法は、血管
２２に対し、血管移動距鉦検出用プローブ２６から超音
波を照し、その移動変位を検出しサーボ制御装置３０に
より移動変位に同期させて油圧シリンダ１８を往復駆動
する。この結果、血流測定用プローブ１０は血管２２と
同期して駆動され、当該プローブ１０と測定対象たる血
管２２との間の距離は常に一定に保たれることとなる。

斯かる状態で、プローブ１０にて超音波の送受信号から
、血流計１２にてドツプラ効果による偏ｐ７周波数を求
め、血流速を算出し、また血管断面積との積から血流量
を算出すれば、この値は極めて高い精度をもつものとな
るのである。すなわち）血流測定用プローブ１０を血管
２２の移動する方向と同方向に常に二次元平面内におい
て血管２２とプローブ１０間の距離が等距離になるよう
に駆動しているので、ドツプラ信号自体に誤差が混入す
ることはなくなシ、もって移動する血管２２中の真の血
流速値の連続計測が可能となる。すなわち、血管２２自
体の運動による血液の速度成分、血管壁よシ生じるパワ
ーの大きなドツプラ信号を除去することができ、深さ方
向のサンプリングポイントの電子的自動追従もしくは血
流速度の修正も不要となる。更に、血管２２の移動によ
り超音波ビームが血管２２から外れるようなことも防止
できる。

したがって、本方法によれば、心臓部冠状動脈等の動き
の激しい細径血管に対しても、血管壁の空間的移動に追
従してプローブ１０を機械的にサーボ機構を利用して移
動させることができ、もって固定的血管測定時と同様の
高い精度で、平均血流速値、血流速波形、平均血流値、
血流量波形等を計測できるのである。

なお、対象血管における壁変位波形の基本周波数成分は
１〜ｌ　ＱＨｚＯ間にあり、高周波周波数成分は１００
Ｈｚ前後を有する。このため、計測精度向上のためには
できるだけ応答性の高いサーボ機構を必要とする理由に
より、例えば電気油圧サーボ機構により、±０゜４ｓ１
１１人力時１００Ｈｚ以上の応答性を与えることができ
る。その他、計測精度の必要性に応じ、サーボ機構は電
気サーボ機構、空気圧サーボ機構、ソレノイド駆動ピス
トン、ボールネジ等の他のアクチュエータを用いること
も可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、血管移動に同期
追従させて血流測定用プローブを駆動させるようにした
の〒、正しいドツプラ信号が得られ、血管の運動による
計測値の欠落なく連続的に直接的な演算処理のみで血流
速等が求められ、冠状動脈等の測定を高い精度で行うこ
とができるというすぐれた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に係る機械駆動式血流測定装置の構成図
、第２図はサーボ制御装置と油圧シリンダ間の信号糸路
構成図である。 １０・・・血流測定用プローブ、１２・・・超音波血流
計、１８・・・油圧シリンダ、ｎ・・・血管、冴・・・
サーボ弁、２６・・・血管移動距離検出用プローブ、２
８・・・超音波変位計、３０・・・サーボ制御装置、３
２・・・変位検出器、４０・・・１体表面。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）血流測定用プローブから血流部に超音波を照射し
   、反射波をとらえてドップラ周波数を測定することによ
   り血流速度、血流量を測定する方法において、前記血流
   測定用プローブに並設したプローブにより測定対象血流
   部血管壁に対する超音波の送受信号により血管壁の移動
   変位を検出し、当該検出信号に基づき前記血流測定用プ
   ローブを血管の移動平面内にて同期移動させることによ
   り、血流部と血流測定用プローブ間を等距離に保持して
   測定することにより血管移動による対象血管部位からの
   逸脱除去並びに移動により生ずる測定誤差を除去するこ
   とを特徴とする機械駆動式血流測定方法。
2. （２）血流部に超音波を照射し反射波を受信する血流測
   定用プローブと、該プローブからの信号に基づきドップ
   ラ周波数を測定し血流速度、血流量等を出力する血流計
   を具備する血流測定装置において、前記血流測定用プロ
   ーブを測定対象血流部の移動平面内に配置するとともに
   測定対象血流部血管の移動方向に沿つて往復駆動させる
   アクチュエータに連結し、前記血流測定用プローブには
   測定対象血流部血管壁に対する超音波を送受信する移動
   距離検出用プローブを並設し当該移動距離検出用プロー
   ブからの信号に基づき血管の移動変位を出力する変位計
   と、この変位計の出力信号により前記アクチュエータを
   同期駆動させるサーボ制御装置とを備えてなることを特
   徴とする機械駆動式血流測定装置。