JPS6247360A - 心臓用超音波刺激装置 - Google Patents

心臓用超音波刺激装置

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JPS6247360A
JPS6247360A JP18719785A JP18719785A JPS6247360A JP S6247360 A JPS6247360 A JP S6247360A JP 18719785 A JP18719785 A JP 18719785A JP 18719785 A JP18719785 A JP 18719785A JP S6247360 A JPS6247360 A JP S6247360A
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heartbeat
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JP18719785A
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吉川 義博
二宮 鎮男
平福 三吉
小谷野 明
新井 達太
茂 鈴木
水野 朝敏
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Hitachi Ltd
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Aloka Co Ltd
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は心臓用超音波刺激装置、特に超音波エネルギを
心臓に照射してその組織・血管等を刺激することにより
心臓を治療する心臓用超音波刺激装置に関する。
[従来の技術] 近年、心臓に超音波を照射し心臓の組織・血管等を刺激
してその機能を回復させることが試みられており、心臓
に超音波エネルギが与える効果のti効性ff1Faメ
ラレテイル(A、 J、 Mortimer 。
Q 、 V 、l” 0reSter等カナダジャーナ
ルphysiol。
Pharmacol、1980 vol、58 67〜
73頁に詳しく記されている)。
すなわち、心臓内の組繊細胞を破壊しない程度の超音波
振動を生体内に加えることにより、従来行われていた電
気刺激による筋肉収縮とは異なって、心筋の活性化を促
進させるATP (三燐化アデノシン)の細胞内におけ
る生産、増殖を起こし、また心臓壁を走行する冠状動脈
を閉塞する例えばコレステロール等の物質を浄化するこ
とができる。
このような超音波の性質を利用して心筋梗塞を起こした
心筋の回復、手術のために停止した心臓のそ生あるいは
病的原因のため衰弱した心臓の回復に超音波刺激装置を
適用することが実験的に行われている。
このような超音波刺激装置によれば、心筋梗塞を起こし
た場合は梗塞部位の血管及び組織に、また心臓そ生の場
合は心室部位に一定時間集中的に超音波の照射を行い、
目的とする部位に良好な刺激を与えて心臓の回復に寄与
することができる。
[発明が解決しようとする問題点1 従来の問題点 しかしながら、これら刺激超音波の照射は、一定時間連
続的に行われており、このような単調な刺激では心筋の
活性化あるいは血管内の閉塞物質の浄化を効率良く行う
ことができないという問題があり、心臓の組織に対して
高いインパクトを与えることのできる超音波刺激装置が
望まれている。
l監五旦道 本発明は前記従来の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的は、パルス超音波により心筋の活性化あるいは血
管内の閉塞物質の浄化を効率良く行うことができ、心臓
の治療効果の高い超音波刺激装置を提供することにある
[問題点を解決するための手段及び作用]前記目的を達
成するために、本発明は、心臓に向けて超音波を照射し
刺激作用を行わせる心臓用超音波刺激装置において、周
期的に繰り返す送信パルスをトランスデユーサに供給し
て超音波を発生させる送信パルス発生器と、心電計、心
拍計あるいは拍出圧力波計から得られた心拍と同期させ
て送信パルスをトランスデユーサに供給する心拍同期回
路とを含み、超音波刺激パルス波を心拍と同期させて心
臓に向けて照射することを特徴とする。
[実施例] 以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する。
第1図には、超音波刺激装置の基本的な第1実施例が示
され、超音波を発生させるトランスデユーサ10には送
信パルス発生器12から送信パルスが供給される。この
送信パルス発生器12は、発振器14とパルス発生回路
16と増幅器18から構成され、高周波を発生させる発
振器14には一定繰返し周期の矩形波パルスがパルス発
生回路16から供給され、一定繰返し周期の高周波パル
スとされており、この発振器14の出力は増幅器18に
供給され、所望の最大出力まで増幅されてトランスデユ
ーサ10に供給される。
本発明において特徴的なことは、超音波刺激パルス波を
心拍と同期して心臓に照射することであり、心拍と同期
した周期にて送信パルスをトランスデユーサに供給する
心拍同期回路20が送信パルス発生器12に接続されて
いる。従って、心拍同期信号がパルス発生回路16に供
給され、トランスデユーサ10からは心拍同期した超音
波が得られる。実施例では、数百kH2〜数Ml−12
の周波数の超音波が用いられ、この超音波にて心臓の刺
激が可能となる。
この場合、心拍と同期させて超音波を照射させるだけで
なく、心拍時から所定の遅延時間をもって心拍周期の超
音波を照射させても良く、例えば心拍と心拍の中間時に
超音波を心臓に照射することも適宜行うことができる。
なお、前記心拍同期回路において、基準となる心拍は心
電計、心拍計あるいは拍出圧力波計から得られ、対象と
なる心臓の固有値に合致させた心拍周期に基づいて超音
波の照射が行われる。
実施例装置によれば、心筋梗塞を起こした患者を対象と
して心筋の活性化あるいは血管的閉塞物質の浄化等を効
率良く行うことができるが、手術等で停止した心臓に対
して適用する場合には、予め記憶されている患者の心拍
周期あるいは基準となる心拍周期の信号を心拍同期回路
20に供給する。また、正常な心臓機能を失った患者に
対しては、その心臓の心細動波から得られる心細動信号
と同期するように心拍同期回路の心拍周期を心細動周期
に変換する。
このようにして、各種各様の状態の心臓に対して有効な
刺激を与えることが可能となるが、更に超音波刺激の強
さを変化させて目的に合った刺激状態を得ることができ
る。
第2図には、送信パルスの振幅を変調させた超音波の刺
激強度を変化させることのできる本発明装置の第2実施
例が示され、第1実施例と同一部材には同一符号を付し
て説明を省略する。
図において、送信パルス発生器12の発揚器14と増幅
器18との間には振幅変調器22が設けられ、この振幅
変調器22には関数波発生器24が接続される。この関
数波発生器24は、指数関数波発生器26.三角波発生
器28.正弦波発生器30及び複合関数波発生器32か
ら構成され、それぞれの発生器により様々の振幅変調波
を形成することができる。
すなわち、指数関数波発生器26では、第3図(a)に
示されるように、増加・減少に合わせて指数関数の指数
の正負を選び、時定数α、有効時間tの値を選択するこ
とによりethcRjの指数関数変調波が発生する。ま
た三角波発生器28では、第3図(b)に示されるよう
に、立上がりあるいは立下がりの傾き、その時間領域を
選択することにより任意の三角波の変調波が発生する。
正弦波発生器30では、第3図(C)に示されるように
、正弦波基本周期、スタート位相及び終了位相を決定し
て有効位相角を選択することにより所望の正弦波におけ
る断片波形の変調波が発生する。更に、複合関数波発生
器32では、前述した指数関数波発生器26と三角波発
生器28と正弦波発生器30の出力信号を入力して、例
えば第3図(d )に示されるような複合波形の変調波
が得られる。
このようにして、各発生器で発生した変調波は切換器3
4を介して振幅変調器22に供給されており、振幅変調
器22では、発揚器14から入力した高周波パルス列の
波高値がそれぞれの変調波で振幅変調され増幅器18に
供給される。従って、送信パルス発生器12から出力さ
れる送信パルス列は、第3図(e)に示されるように、
最高パルス波高値を変調波の最高値として設定した強度
にまで増幅された送信パルス列となり、トランスデユー
サ10からは強度の変化する超音波が照射される。
このようにして、第2実施例装置では、超音波の強度を
様々に変化させて心臓に照射することができるので、心
臓の機能回復に適合した超音波送波作用、例えばなだら
かな変化あるいは急激な変化にて心筋活性化、血管的閉
塞物質の浄化を行わせ、効率の良い刺激を心臓に与える
ことが可能となる。
また、このような振幅変調は心筋の回復状態に相応させ
て行うこともでき、心電計、心拍計又は拍出圧力波計に
て患者の心臓の状態を常に測定しながら心筋の回復の変
化に対応させた強度にて刺激超音波を照射することがで
きる。
なお、トランスデユーサ10は、一般に用いられる医療
用超音波振動子と同様のものが使用されており、電気−
振動変換素子の側面に簿い電極を張り付けてその後面に
は超音波振動の吸収体を装着し、全体を絶縁薄膜で覆っ
た構造となっており、照射口前面には生体の音響インピ
ーダンスと整合しやすい材質の薄膜を被覆している。
次に、刺激超音波を実際に心臓に照射する方法について
説明する。
基本的には体表面の肋骨間隔から心臓の所望の部位に対
して超音波をセクタ方式あるいはリニア方式にて照射す
るが、術中にあっては開胸された心臓の表面から超音波
を照射することも行われ、また食道、胃等の体腔内より
心臓に向けて超音波を照射することも行われる。
この体腔内から心臓に向けて超音波を照射する場合に、
体腔内壁と超音波の照射面であるトランスデユーサ10
との間に空気が介在して超音波の効率の低下を招くこと
を防ぐため、体腔内壁とトランスデユーサ10との間に
水を主成分とした液体が充填される。このような装置で
は、超音波プローブを液体が充填された液体袋内に配置
し、この状態で食道、胃内に挿入される。そして、体外
からの遠隔操作にて超音波照射方向の制御を行い、心臓
の所望の部位に対して刺激超音波の選択的な照射が行わ
れる。
この場合、超音波の照射時間が比較的層いため液体袋内
の液体の温度が上昇して患者に苦痛を与える場合がある
。従って、本実施例においては、この液体袋内の液体を
還流させて常に一定の温度に保つようにされており、長
時間の刺激超音波の照射に対しても十分に対応すること
ができる。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、心臓を刺激する
超音波を心拍同期させて照射するようにしたので、心臓
に効率の良い刺激を与えて心筋の活性化あるいは血管内
閉塞物質の浄化が促進され、機能回復の速い心臓の治療
が達成される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る超音波刺激装置の好適な第1実施
例を示す説明図、 第2図は第2実施例を示す説明図、 第3図は送信パルス列を変調する変調波形を示す説明図
である。 10 ・・・ トランスデユーサ 12 ・・・ 送信パルス発生器 14 ・・・ 発振器 16 ・・・ パルス発生回路 18 ・・・ 増幅器 20 ・・・ 心拍同期回路 22 ・・・ 振幅変調器 24 ・・・ 関数波発生器 26 ・・・ 指数関数波発生器 28 ・・・ 三角波発生器 30 ・・・ 正弦波発生器 32 ・・・ 複合関数波発生器。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)周期的に繰り返す送信パルスをトランスデューサ
    に供給して超音波を発生させる送信パルス発生器と、前
    記送信パルスを心拍と同期させてトランスデューサに供
    給する心拍同期回路とを含み、超音波刺激パルス波を心
    拍と周期させて心臓に向けて照射することを特徴とする
    心臓用超音波刺激装置。
  2. (2)特許請求の範囲(1)記載の装置において、前記
    心拍周期回路は刺激パルス波を心細動波から得られる心
    細動信号と同期させることを特徴とする心臓用超音波刺
    激装置。
  3. (3)特許請求の範囲(1)、(2)記載の装置におい
    て、指数関数波、三角波又は正弦波、もしくはこれらを
    組み合わせた複合関数波を発生させる関数波発生回路を
    備え、前記関数波で送信パルス列を振幅変調することを
    特徴とする心臓用超音波刺激装置。
  4. (4)特許請求の範囲(3)記載の装置において、前記
    振幅変調は心電計、心拍計又は拍出圧力波計から出力さ
    れた信号に基づいて心筋の回復に応じて送信パルス列の
    振幅を制御することを特徴とする心臓用超音波刺激装置
  5. (5)特許請求の範囲(1)、(2)、(3)、(4)
    記載の装置において、体腔内に挿入され液体が充填され
    た液体袋内に前記トランスデューサを配置し、体外より
    遠隔操作にて超音波の照射制御を行うことを特徴とする
    心臓用超音波刺激装置。
  6. (6)特許請求の範囲(5)記載の装置において、前記
    液体袋内の液体を還流させて液体の温度上昇を抑制した
    ことを特徴とする心臓用超音波刺激装置。
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