JPS62501682A - 動脈血流量の測定方法および装置 - 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】 動脈血流量の測定方法および装置 発明の分野 心臓の拍出点景の測定は、多くの損傷を負った患者、不町抗的敗血症の患者、お よび急性心筋梗塞の患者のような危篤患者の治療において重要である。急性心筋 梗塞にがかった患者の場合には、心拍量の減少とともに次第に悪化する予後が存 在する。

心拍量を知ることは患者の臨床状態を見きわめて、その患者のだめの治療法を合 理的に立案するのに役立つ情報を提供することになる。このような情報は通常測 定される生体の諸徴候からは得られない。例えば、脈拍増加を伴う平均動脈血圧 の降下は、心臓性ショックと敗血症社ショックとの間で十分に区別されないが、 これらのショック症状の治療法は非常に異なっている。

その結果、心臓性ショックと敗血症性ショックとを見合ける方法か適切な治療法 を立案する上で大切になってくる。その場合において、心穢拍出血量の測定は正 確な診断を可能にする価値ある゛清報を提供するであろう。

従来技術 心臓の拍出点景を知ることの重要性は多数の拍出量測定方法へと導いた。臨床上 置も一般的に使用される方法は熱希釈法である。熱希釈法では、カテーテルを中 心静脈循環中へ、通常は経皮的開口から内部頚静脈または鎖骨下静脈へ挿入する 。カテーテルの端部に付いているバルーンを膨らませ、カテーテルの先端を血流 によって肺動脈の方向へ向かわせる。心拍量の測定は温度パルス（通常は凍らせ た滅菌水または食塩水の小塊）の消滅を観察することによって行われる。明らか なように、このチーチルは心臓および心臓弁を縫うようにして通る。血流の方向 は完全に信頼できるわけではない。若干の患者においては肺動脈への接近が不可 能である。カテーテルを配置している間中心臓の不整脈が普通にみられる。その 他の合併症には敗血症、中心静脈の血栓症、塞栓、および肺動脈の致命的破裂が 含まれる。この方法の他の難点としては心拍量についての情報を連続して得るこ とができないこと、およびカテーテルが例えば不適切な肺動脈分枝のような位置 へ偶然に挿入されることであり、この場合は心拍量について誤った値が得られる 。熱希釈法による血流量の測定に本来備わっている誤差の分析は２０〜３０％の 標準偏差を示した。

また、心拍量の測定はインドシアニングリーン色素法によって行われ、この方法 も多くの欠点を有する。インドシアニングリーン色素法は煩雑であり、動脈カテ ーテルの挿入を必要とし、低レベルの心拍量では不正確であり、しかも同一患者 の心拍量を繰り返し測定することが困難である。

合併症にはカテーテル部位の血腫、カテーテルによって起こる敗血症、カテーテ ルを挿入した動脈の血全症、および動脈穿刺部位における偽動脈瘤の形成が含ま れる。

フインク法（Ｆｉｃｋ　ｍθｔｈｏａ）は酸素消費量の測定に基づいている。こ の方法は換気装置による呼吸の援助を必要としない目覚めた安定した患者に最も 有効に使用される。この方法は酸素含量測定用の混合静脈血の試料を採取するた めに肺動脈の侵入を必要とする。インドシアニングリーン色素法と同様に、動脈 カテ７テルを配置して酸素含量用の動脈血を採取しなければならず、この方法も 先に述べた諸欠点を有する。

さらに、経皮的超音波も使用される。超音波トランスデユーサ−（変換器）は胸 骨上の切痕部位に外部的に装着される。血流が過多の情況下において、少なくと も１０％の患者はこの方法で心拍量を測定することができない。この方法に伴う 多くの困難が報告されている：すなわち反復測定を行うと走査される試料容積の 位１工が変動しうる；超音波ビームと血管軸との交差角度が変化する；心拍量の 連続測定の可能性が得られない；そして他の大きな胸部血管がドゾラー（Ｄｏｐ ｐｌｅｒ）超音波信号を妨害しうる。さらに、この方法は患者が協力的でないか または殉骨切腐を容易に受け入れる手術室がない場合のように多くの重要な臨床 的背景において実行不可能である。

これらの困難性ゆえに、心拍量測定用の移植町ｉヒな、取りはずしできるドプラ ー超音波装置が大動脈への直接装置のために開発された。この装置は大動脈壁へ それを直接配置するために胸腔に入れるべく胸骨を割ったりあるいは肋骨の摘出 のような危険な外科手術的介入を必要とする。この装置を取り出す時にも外科手 術の介入を要する。この装置を大きな体腔内で見失った場合には大手術が必要と なるであろう。

連続呼吸または単一呼吸（すなわち気体の流出）による心拍量の測定も試みられ たが、標準的な臨床医療において用いられていない。この方法は系をモデル化す るのに肺機能についての多くの推定を要し、時間のかかる数値解析が必要である 。一つの研究において、受動的再呼吸の間にアルゴンと７レオンを使用して麻酔 をかけた患者の心拍量を測定した場合、同時に行ったフィック法による測定値よ りも低い心拍量が得られた。著者らはこの方法が血行力学の有意な妨害を引き起 こし、そのために一般的使用に適していないと結論づけた。

間接的測定には脈拍、血圧および尿の排泄量が含まれるが、これらの測定は心臓 の拍出点景に対して特有なものではない。

例えば、急性腎不全の存在下において、尿排泄量は主要器官の潅流と相互に関連 させることができない。

ドプラー超音波法を含めて上述の従来技術は以下の文献により詳細に説明されて いる： １）　ベーカ−（Ｄ、Ｗ、Ｂａｋｅｒ）　、”超音波パルスによるドプラー血流 ）ｋ測定法”、ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　５ｏｎｉｃｓａｎ ｄ　Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ、Ｖｏｌ、５Ｕ−１７、／１６３　、１７０−１８ ５　。

１９７０年７月； ２）：）エスワ（Ｃ，Ｐ、Ｊｅｔｈｗａ）　、カベ−（Ｍｏｓｔａｆａ　ｋａｖ ｅｈ）。

クーパー（Ｇ、Ｒ，Ｃｏｏｐｅｒ）およびサギオ（Ｆ、ＳａｇｇｉＯ）　ｌ“超 音波パルスのランダム信号のドプラー系を使用する血流量測定”、工ＥＥＥ　Ｔ ｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　５ｏｎｉｃｓ　ａｎｄＵｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ 、１−１１．１９７５年１月；３）　ハン７７：ｙ　（Ｌ、Ｌ、Ｈｕｎｔｓｍａ ｎ）　、ガムス（ＥｍｚｅｒａｍＧａｍｅ）＊ジョンソ：ｙ　（Ｃｕｒｔｉａ　 Ｃ，Ｊｏｈｎｓｏｎ）およびフェアバンクス（Ｂｕｇｅｎｅ　Ｆ’ａｉｒｂａｎ ｋｓ）　、　”大動脈血流量の経皮的測定”、　Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｈｅａｒｔ 　Ｊｏｕｒｎａｌ、Ｖｏｌ、　８９　。

４５．６０５−６１２．１９７５年５月；４）コハナ（Ｆ、Ｈ，Ｋｏｈａｎｎａ ）およびカニンガＡ　（、Ｔ、Ｎ。

Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍ）　、”開放心臓手術後の熱希釈による心拍量の測定”、 　Ｔｈｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｔｈｏｒａｃｉｃ　ａｎｄ　Ｃａｒｄｉｏ− ｖａｓｃｕｌａｒ　Ｓｕｒｇｅｒｙ、Ｖｏ１７３　、Ａ３　．４５１−４５７　 。

１９７７年３月； ５）　ケージ−（Ｊｏｈｎ　Ｒ，Ｄａｒｓｅｅ）　、ワルｐ　−（Ｄａｖｉｄ　 Ｆ’。

Ｗａｌｔｅｒ）　、ナツタ−（Ｄｏｎａｌｄ　Ｏ，Ｎｕｔｔｅｒ）　、　”心拍 量の経皮的ドプラー測定法”、　Ｔｈｅ　Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｊｏｕｒｎａｌ　 ｏｆＣａｒｄｌｏｌｏｇｙ、Ｖｏｌ、４６，６１３−６１８．１９８０年１０月 ；６）へネガｙ　（Ｃ，Ｐ、Ｈ，Ｈｅｎｅｇｈａｎ）およびプランスウェイト（ Ｍ、Ａ、Ｂｒａｎｔｈｗａｉｔｅ）　、　”麻酔中の心拍量の非侵入的測定パ。

Ｂｒ１ｔｉｓｈ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｎａｅｓｔｈｅｓｉａ　、　Ｖｏｌ 　、　５３　。

３５１−３５５．１９８１　； ７）　へンンマン（Ｌ、Ｌ、Ｈｕｎｔｓｍａｎ）、スチュワード（Ｄ、Ｋ。

Ｓｔｓｗａｒｔ）　、ハーネス（Ｓ、Ｒ，Ｂａｒｎｅｓ）　、　７ランクリン（ Ｓ、Ｂ、Ｆｒａｎｋｌｉｎ）　、　コｏ　コシス（、Ｔ、Ｓ、Ｃｏ１ｏｃｏｕｓ ｉｓ）およびヘンセル（Ｅ、Ａ、Ｈｅ５ｓｅｌ）　、”ヒトの心拍量の非浸人的 ドプラー測定法、臨床的確認”、　Ｃ１ｒｃｕｌａｔｉｏｎ、Ｍｏｌ　。

６７、Ａ３，１９８３年３月； ８）　ケージ−（Ｂ、Ａ、Ｋｅａｇｙ）　、　ルーカス（Ｃ，Ｌ、Ｌｕｃａｓ） 、アー（Ｈ，Ｓ、Ｈｓｉａｏ）およびウィルコックス（Ｂ、Ｒ，Ｗｉｌｃｏｘ） 。

”心拍量変化連続測定用の取りはずしできる管腔外ドプラー探触子”、　Ｊｏｕ ｒｎａｌｏｆ　Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ。

２：３５７−３６２．１９８３年８月；９）　バー　トレー　（Ｃ，Ｊ、Ｈａｒ ｔｌｅｙ）および：Ｉ−ル（ＴＳ、ｏｅ）。

小血管における血流量の超音波・ξルスビゾラー測定法”。

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｏ’ｌｏｇｙ、Ｔｏｌ、３ ７Ｊ１６４＋１９７４年１０月。

特許の分野において、チックナー（Ｔｉｃｋｎθｒ）の米国特許第４３１６３９ １号は血流量の超音波測定法を開示している。コレ−（Ｃｏ１１ｅｙ）らの米国 特許第４３５４５０１号は血管の空気塞怜の超音波検出法を開示している。カリ ノー（Ｃａｌｉｎｏｇ）の米国特許第３７３４０９４号、ウオール（Ｗａｌｌ） の同第３９５１１３６号、ミレア（Ｍｙｌｒｅａ）らの同３Ｒｅ、３１３７７号 、パージｙ　（Ｐｅｒｌｌｎ）の同第４３０４２３９；４３０４２４０および４ ３４９０３１号、コレ−（Ｃｏ１１ｅｙ）らの同第４３５４５０１号およびファ ー２−（Ｆｕｒｌｅｒ）の同第４３６９７９４号を含めた多数の特許がカテーテ ルや探触子について開示している。

心臓の拍出点景を正確な、非侵入的な、連続的な、費用のかからない、心拍ｔ１ 測定が緊急に望まれる患者に開用するのに適した方法で測定するための理想的な 方法が提供されるであろう。

本発明は実質的にこの種の必要条件を満たすものである。

発明の概要 本発明の主な目的は、閉鎖した解剖学胸腔や器官系の侵入なしに且つ外科手術な しに哺乳動物心臓（特にヒト心、＠）の主要放出動脈における心拍出蛋を正確に 連続測定するための方法および装置を提供することである。

本発明方法は超音波トランスデユーサ−をもつ探触子を気管に挿入することによ り哺乳動物心臓の大動脈ま念は肺動脈にきわめて接近した状態でそのトランスデ ユーサ−を配置し、そしてそのトランスデユーサ−から超音波を動脈血の流路に 向けて送信することから成っている。探触子は鼻や口腔から喉頭蓋を経て気管へ と通すことができる。あるいは気管切開を有する患者の場合には、外科手術開口 から探触子を直接気管に通すこともできる。反射された超音ｅはトランスデユー サ−によって受信し、送信波と反射波との間の平均ドゾラー周波数差を測定する 。超音波の反射地点における動脈の断面寸法または断面積をめ、その忙１ｊ定値 から容積血流量をめる。トランスデユーサ−は動脈血の流路の方向に対して１０ °〜８０°の範囲内の方向で超音波を送信および受信するように配置する。

本発明装置は口腔または鼻腔からもしくは外科手術による気管開口から気管を経 て気管分枝部まで延びる十分な長さの軟質チューブから成る気管探触子であり、 そのチューブの一端に接近して超音波トランスデユーサ−が取り付けられており 、そのトランスデユーサ−はチューブ軸に対して１０°〜８０°の範囲内の方向 に送信するように配置されている。トランスデユーサ−からチューブの長さにわ たって電導体が延びている。第二のトランスデユーサ−をチューブに取り付ける こともできる。

図面の説明 第１図は鼻腔および口腔ならびに気管からその分枝部までの経路を示すヒトの上 半身の垂直断面図である。心臓は左側面図で示されている。本発明の気管探触子 はトランスデユーサ−が大動脈にきわめて接近した状態で気管内に配置されてい る。

第２図は大動脈、気管（その分校部を含む）および食道の正面図であり、気管と 大動脈との密接な関係を示す。

第３図は気管分枝部のレベルでのヒト体幹の水平ｉ”ｌｉ面図であり、気管と大 動脈と肺動脈との密接な関係を示す。

第４国はトランスデユーサ−の取付けとチューブ軸に対するトランスデユーサ− の向きを示すために一端が軸１新面で切り取られた本発明探触子の這視図である 。

第５図は気管と大動脈の模式図であり、大動脈血の流路に対する探触子およびト ランスデユーサ−の位置と向きを示す。

第６図は２個のトランスデユーサ−の向きおよび関係を示す模式的溝成図である 。チューブの長さにわたって超音波送受信装置へ延びる′電導体も示されている 。

好適な実施態様の装置は、一端に取り付けた圧電トランスデユーサ−および慣用 の指向性パルス波または連続波ドプラー超音波ハート顎エア（例えばハートレー らのＪＯｕｒｎａ１０ｔＡｐｐｌｉｅ４　Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ’、　１９７４ 年１０月、およびケージ−らのＪｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｕｌｔｒａｅｏｕｎｄ　 Ｍｅｄｉｃｉｎｅ　、　１９８３年８月に記載されるもの）へ接続するために探 触子の長さに沿って延びる電導体を備えた探触子（プローブ）から成る。血流容 量、大動脈や他の血管の直径、血流速度およびその他の選ばれたディスプレーを 表示するために信号出力を変えることができる。

探触子１０は第１．４．５および６図に示される。探触子１０は長さが約９１． ４４〜１２１．９２ｃｍ（約３〜４フイート）および外径が約ｏ、６３５ｃｍ　 （約ｙ〈インチ）の軟質プラスチック製チューブ１１から成る。探触子の長さは 体外から鼻腔または口腔（あるいは気管切開をもつ患者の場合には外科手術的開 口）に入り気管を経て心臓付近にまで延びるのに十分でなければならない。

好適な実施態様において、２個の圧電トランスデユーサ−またはチップ２１およ び２２が固定媒体２３によりチューブ１１の外側の一鎮に取り付けられる。トラ ンスデユーサ−２１は速度測定用のビプラーデータを集めるために使用され、そ してトランスデユーサ−２２は速度測定地点の動脈の直径をめるデータを集める ために使用される。しかし直径測定用データは精密ではないがトランスデユーサ −２１°を用いても集められる。

電導体２４．２５．２６および２７は慣用のト１プラー超音波ハート９ウェア２ ８に接続するためにチューブ１１の長さにわたって延びている。圧電トランスデ ユーサ−２１および２２は超音波送信において指向性であり、第６図に示すよう に配置される。トランスデユーサ−２１はチューブ１１の軸に対して４５°の方 向で超音波を送受信するように方向づけられ１．トランスデユーサ−２２は同じ 面（すなわちチューブ１１の軸とトランスデユーサ−２１から送信される超音波 の方向によって定められる面）であるチューブ１１の軸に対して９０°の方向で 超音波を送受信するように方向づけられる。トランスデユーサ−２１から送信さ れる超音波のチューブ軸に対する角度はφで表わされる（第６図参照）。好適な 実施態様においてφは４５°でるるか、その角度は１０°〜８０°の範囲で変化 しうる。１０°より小さい角度はチューブ軸に対して実質的に平行なオフセット 流路（これは以下で詳細に述べる方法を使用する際に必要となる）を遮断する能 力を欠くために適さず、また８０°〜９０°の角度は超音波がその送波方向に対 して垂直の流路によって反射される場合にＶプラーシフトが存在しないかまたは 使用するにはあまりに小さすぎるために適さない。また、圧電トランスデユーサ −２１はチューブ１１のいずれかの軸方向、すなわちトランスデユーサ−２２に 近づけるかまたはそれから隔てて配置することができ、この場合は動脈血流路の おおむね上流または下流に超音波が送信される。

トランスデユーサ−２１とトランスデユーサ−２２との間の間隔または距離は、 角度と血流量測定がなされる血管（例えば大動脈や肺動脈）の直径との関数であ り、この際トランスデユーサ−２２を利用する直径データとトランスデユー？２ １を利用する速度データは動脈を横切る同一面で集められる。これは・容積の計 算（速度×断面積）の正確さを保証する。より詳しくは、距離Ｄ（第６図参照） は測定地点（トランスデユーサ−２２）の血管の見積直径ｄｅをφのタンジェン トの２培でｈｌｌつたものであり、次式で表わされる： φが４５°である場合、好適な実施態様として、２個のトランスデユーサ−間の 距離りは直径および流速測定地点での血管の見積直径（または半径）の半分であ る。

電導体２４．２５．２６および２７はチューブ１１の長さにわたって延びており 、そして有意な減衰なしに超高周波電気信号（２０メガヘルツ以下）を送信でき ねばならない。電導体２４−２７の慣用ドプラー超音波ハードウェア２８への接 続および分離を容易にするために、ファーラー（Ｆｕｒｌｅｒ）の特許（ｓ３６ ９７ｃ＋、ｉ）に開示されるような電気コネクターを使用することができる。

上記説明は本発明装置から成る気管探触子１０の好適な実施態様に関するもので ある。本発明方法の好適な実施態様の説明は次の通りである。

方法 本発明方法の理解は第１．２および３図に関連部分を示す哺乳動物の解剖学、と りわけヒトの解剖学を若干必要とする。本方法は超音波トランスデユーサ−２１ および２２を、血流量を測定すべき動脈血管（最も一般的にはヒトの大動脈）に きわめて接近した状態で、外科手術やその他の侵入的手法を用いずで配置するこ とから成っている。本方法は大動脈および肺動脈が気管分枝部のすぐ上にある気 管に隣接して存在し、気管内に挿入されたトランスデユーサ−を所定の動脈に近 づけることにより有意な妨害なしに正確な血流量を測定し得るという解剖学的発 見もしくは事実に基づいている。第１．２および３図を参照すると、ヒ）Ｈの気 管Ｔへの接近は、鼻腔Ｎまたは口腔Ｏから喉頭蓋Ｅを経て気管Ｔへ達する標準的 な医療方法に従って行うことができる。また、接近は気管切開をもつ患者の場合 、駒骨−ヒの切痕Ｓにおける外科手術による開口を通って行われる。大動脈Ａお よび肺動脈ＰＡは、第２および３図に最もよく示されるように、分枝部のすぐ上 の気管Ｔにきわめて接近して存在する。

その結果、第１図に示すように気管内に挿入された１個または２個のトランスデ ューサーは、所定の動脈を流れる血液によって反射され且つ血液の移動のために 送信波の周波数と反射波の周波数との間にドプラーシフトを生ずるように、気管 壁および大動脈または肺動脈の壁を介して超音波を送信および受信すべく配置さ れる。超音波はまた動脈の近位壁および遠位壁によって反射され、この反射は動 脈の直径測定のために用いられる。

本発明方法によれば、探触子１０は第５図に示すように大動脈Ａのような所定の 動脈の方に向けてトランスデユーサ−２１および２２を配置するように気管Ｔ内 に挿入される。探触子１゜およびトランスデユーサ−２１，２２の位置は最大ド プラーシフトが得られるまで調整することができ、また最適データ収集のための 位置を決めるためにＸ線でその位置を調べたり確がめたりすることもできる。一 般に、トランスデユーサ−２１，２２は気管分枝部のすぐ上に置かれて、大動脈 のような所定の動脈の方へ向けられるべきである（第５図参照）。

好適な実施態様の方法によれば、探触子１０の適切な配置および電気的ハードウ ェア２８との接読の後に、超音波信号を発信して、流速をめるためにドプラーシ フトを測定し、また動脈の直径測定用のデータを集める。これらのデータを用い て次の例に従って血液の容積流量をめる。

超音波反射地点における血液の平均流速Ｖは次式を用いてめることができる： Ｃ＝媒質（ヒト組織又は血液）中の超音波速度；Δｆ＝平均平均ドラプラー周波 数差シフト；θ−送受信波の方向と血液の流路（速度のベクトル）とのなす角度 ；および ｆｏ＝超音波搬送周波数（送信周波数）計算例 以下の定数を用いる： Ｃ＝　１．５　ｓｘ　１０５ｃｍ／秒（組織や血液に対して一定）Δｆ＝１．５ Ｘ１０３Ｈｚ　（）゛プラｆｇｌ　音ｔｉ　Ｋ　ヨ’）　測定）ｆｏ＝　ｌ０Ｘ ＩＯ’Ｈ２（−次デｆイ／周ｅａと仮定）θ＝４５°（Ｃｏｓ　＝　０．７０７ １　）それにより： 容積流ｆｉｔＱは次のようにしてめることができる：Ｑ＝ＶＡ ここでＱ＝容積流量 Ａ＝速度測定地点の断面積 計算例 以下の定数を用いる： Ｖ　＝　Ｖ　＝　１６．４ｃｂ Ａ＝πｒ２（ここでｒ　＝　１．２５ＣＩＩＬ）それにより： Ｑ　＝　１６．４　ｃｎＬ／秒Ｘ　４．９０　ｋｍ”Ｑ　＝　８０．７贋／秒ま たは４．８４１／分動脈の断面積Ａをめる場合、トランスデユーサ−２２を使用 して超音波の送受信データを集め、そのデータから慣用方法により直径を測定す ることができる。この目的のために、トランスデユーサ−２２は測定地点の動脈 の見積直径ｄｅをφのタンジェントの２倍で割った値に等しい距離りだけトラン スデユーサ−２１から離して配置され、その結果直径測定用のトランスデユーサ −２２により送受信される超音波はトランスデユーサ−２１により送受信される 流速測定用の超音波と動脈の中心で交差する。こうしてと径測定が動脈の平均流 速の記録地点で行われることにより、容積計算は正確なものとなる。また、上記 の列から明らかなように、動脈の断面積を計算する場合、そのｆｆｒ面積は円形 とみなされることが明記されるべきである。

トランスデユーサ−２１および２２の間にチューブ１１の屈曲がないと仮定する と、角度φはトランスデユーサ−がチューブ１１に取り付けられる時点で確定す ることに注意すべきで、ちる。好適な実施態様では角度φは４５°であるが、先 に述べたようにそれはｌＯ°〜８０°の範囲でありうる。測定されるべき動脈の 血液流路Ｐに対して平行な軸を有する気管内の適所にチューブ１１が配置される と仮定すると、角度θ（トランスデユーサ−２１から送信される超音波の方向と 動脈の血液流路Ｐとのなす角度）は角度φと同じになるだろう。しかしながら、 必ずしも流路Ｐに対して正確に平行な軸を有するチューブ１１を配置できるわけ ではないウチューブ１１が流路Ｐと平行にならない場合は角度θと角度φとが同 じにならず、もしも同じであると仮定すると流速■の計算に不必要な誤差がもち 込まれるであろう。−１つ正確なθの値を得るために、次の式を用いることがで きる： 式中、ｒｌ＝トランスデユーサ−２１に対する動脈中心線への範囲または距離； ｒ２＝トランスグユーサ−２２に対する動脈中心線への範囲または距離；および φ−トランスデユーサー２１と２２のなす角度。

上記の説明では流速測定用と直径測定用の２個のトランスデユーサ−２１，２２ が開示された。トランスデユーサ−２１のみを使って流速データと直径データの 両方を集めることもできる。

この場合に流速測定は上記のように行われるが、直径測定はトラ／スデュー″？ −２１からの送信方向に動脈を横切る斜辺ｄｈの距離をめ、直径ｄをＳｉｎθの 斜辺倍、すなわちａ　＝　ａｈｓｔｎθとして計算することにより行われる。こ の方法の欠点は、直径測定が超音波伝播と動脈中心との交点で行われず、またθ とφとを同じと仮定せねばならないということであり、それにより速度および容 積の計算が若干精度を欠くことになる。それにもかかわらず、１個のトランスデ ユーサ−のみによる測定は実用に耐える正確さを有する。

動脈血の流量を測定する以外に、上記方法は心肺蘇生術（ＣＰＲ）の有効性を調 べるために：流量だけでなく血液の加速度を測定するために；大動脈などの動脈 を横切る血液速度のプロフィールを得るために；拍動流の間の動脈容積の変動を 測定するために；そして心拍出量の拍動−容積測定を得るために使用することが できる。

心拍出量の連続測定を必要とする大多数の患者は、関連する臨床上の有意な問題 をかかえている。往々にしてこのような患者は多発系器官不全、不可抗的敗血症 、多くの器官系に対する有意な損傷、うつ血性心臓代償不全、または心筋梗塞を 有する。

そしてこの種の患者はしばしば上記の諸問題ゆえに気管内チューブを適所に持っ ている。例えば大手術をうける患者では、一般的な麻酔の使用は患者の気道を維 持するためにネ管内チューブの存在を必要とする。心臓の開放手術をうけた怠者 の場合は、手術後の夜の開気管内チューブが適所に挿入される。重大な損傷をう けた患者は通常胸部損傷、頭部損傷または多発性腹部損借の後に気管内チューブ が差し込まれる。多発系器官不全、敗血症性７ヨンクまたは出血性ショックの患 者は急作代偵不全の間および即座の蘇生期において換気を助けるために気管内チ ューブを挿入される。著しい熱傷を負った患者はしばしば初期蘇生の間、熱傷セ ンターへの輸送の間、および呼吸系への熱唱に対して気管内挿管を必要とする。

うっ血性心臓代償不全（体液の肺蓄積を伴う肺代償不全へ導く）の患者も気管内 挿管を必要とする。このような患者は根本的な心筋梗塞、心筋症、心臓弁膜症、 または慢性うつ血性心不全をもつかも知れない。これらの例の多くにおいて、気 管チューブを積り出すためには心臓血管系の安定状態を達成することが前提条件 となる。その結果として、本発明による気管内探触子の使用は体腔のこれ以上の 侵入を必要としない。従って、他の理由により前もって気管チューブを挿入して いない患者だけでなく、気管チューブをすでに挿入している患者の場合にも、本 発明方法は大手術や閉鎖した器官系の侵入なしに最適位置で心拍出量を測定する ことができる。外部環境と連通していない大きな体腔を全く必要としない。

大小の外科的方法も必要としない。血管系、大ぎな体腔又は器官に導入される外 来物体を必要としない。測定する際に色素や放射性物質を必要とせず、空気塞栓 が導入されない。さらに連続測定が可能である。

以上において本発明の方法および装置を説明してきたが、次に述べるものが請求 されるものである。

国際調査報告 手続補正書（方式） １、事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ８６１０００６０ ２、発明の名称 動脈血流量の測定方法および装置 ３、補正をする者 事件との関係　出　願　人 住所 名　称　アプライド・バイオメトリックス・住　所　東京都千代ＥＴ１区大手町 二丁目２番１号新大手町ビル　２０６号室 （２）委任状及訳文 （３）タイプ印書により浄書した明細ｉｇ及び請求の範囲の翻訳文７、補正の内 容 別紙の通り（尚、（３）のｍ面の内容には変更なし）１＋＋ｍｎ＃＋ｌａ−＾” ””””、ｐｒ’＋’ｚｎｃａ＜／ｌｌｌｌｌ１ｇ＋’１

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. （１）哺乳動物心臓の大動脈および肺動脈を含めた主要放出動脈における血液の 容積流量を測定する方法であつて、ａ）超音波トランスデユーサーを哺乳動物の 気管内に挿入することにより、該トランスデユーサーを動脈に接近した状態で配 置し； ｂ）該トランスデユーサーから動脈血の流路に向けて超音波を送信し； ｃ）血液によつて反射された超音波を受信し；ｄ）送信波と反射された受信波と の平均ドプラー周波数差を測定し； ｅ）超音波反射地点での動脈の断面寸法を測定し；そしてｆ）上記測定値から容 積血流量を求める；ことから成る測定方法。
2. （２）超音波は血液流路の方向に対して１０°〜８０°の範囲内の方向にトラン スデユーサーから発振される、請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）超音波は同一のトランスデユーサーによつて送受信される、請求の範囲第 １項記載の方法。
4. （４）哺乳動物はヒトである、請求の範囲第１項記載の方法。
5. （５）超音波反射地点での動脈の断面寸法の測定は超音波反射を用いて行われる 、請求の範囲第１項記載の方法。
6. （６）超音波反射地点にかける動脈の断面寸法は、第二の超音波トランスデユー サーを動脈に接近した状態で気管内に配置し、第二トランスデユーサーから動脈 に向けて超音波を送信し、動脈の遠位壁によつて反射された超音波を受信し、送 信から受信までの経過時間を測定し、そして該測定値から動脈の断面寸法を求め る、ことによつて測定する請求の範囲第１項記載の方法。
7. （７）第二トランスデユーサーからの超音波は動脈壁に対して９０°の方向に送 信される、請求の範囲第６項記載の方法。
8. （８）トランスデユーサーからの超音波は第二トランスデユーサーからの送信波 に対して約４５°の方向にそれと交差して送信され、２個のトランスデユーサー 間の距離は超音波反射地点における動脈の見積半径に等しい、請求の範囲第７項 記載の方法。
9. （９）ヒト心臓の上行大動脈における血液の容積流量を測定する方法であつて、 ａ）超音波トランスデユーサーを気管内に挿入することにより、該トランスデユ ーサーを上行大動脈に接近した状態で配置し； ｂ）該トランスデユーサーから大動脈血の流路に向けて、該流路の方向に対して １０°〜８０°の範囲内の方向に超音波を送信し； ｃ）血液によつて反射された超音波を受信し；ｄ）送信波と反射波との平均ドプ ラー周波数差を測定し；ｅ）超音波反射地点での動脈の断面寸法を測定し；そし てｆ）上記測定値から容積血流量を求める；ことから成る測定方法。
10. （１０）超音波は同一のトランスデユーサーによつて送信および受信される、請 求の範囲第９項記載の方法。
11. （１１）超音波反射地点での動脈の断面寸法の測定は超音波反射を用いて行われ る、請求の範囲第１０項記載の方法。
12. （１２）超音波反射地点での動脈の断面寸法は、第二超音波トランスデユーサー を動脈に接近した状態で気管内に配置し、該第二トランスデユーサーから動脈に 向けて超音波を送信し、動脈の遠位壁によつて反射された超音波を受信し、送信 から受信までの時間経過を測定し、そして該測定値から動脈の断面寸法を求める 、ことによつて測定する請求の範囲第１１項記載の方法。
13. （１３）第二トランスデユーサーからの超音波は動脈壁に対して９０°の方向に 送信される、請求の範囲第１２項記載の方法。
14. （１４）トランスデユーサーからの超音波は第二トランスデユーサーからの送信 波に対して約４５°の方向にそれと交差して送信され、２個のトランスデユーサ ー間の距離は超音波反射地点での動脈の見積半径に等しい、請求の範囲第１３項 記載の方法。
15. （１５）哺乳動物心臓の肺動脈および大動脈を含めた主要放出動脈における血流 量を測定するための気管探触子であつて、ａ）哺乳動物の口腔または鼻腔から、 あるいは外科的気管開口部から、気管を経てその分枝部まで延びるのに十分な長 さを有する軟質チユープ；および ｂ）該チユープの先端付近に固定され且つ該チユープ軸に対して１０°〜８０° の範囲内の方向に送信すべく配置された第一の超音波トランスデユーサー； から成る気管探触子。
16. （１６）第二の超音波トランスデユーサーがチユープの先端付近に、第一トラン スデユーサーから離れて、第一トランスデユーサーからの超音波発振方向に取り 付けられており、且つ探触子の軸に対して９０°の方向に発信して第一トランス デユーサーの送信波と交差するように配置されている、請求の範囲第１５項記載 の気管探触子。
17. （１７）第一トランスデユーサーから第二トランスデユーサーまでの距離は血流 量測定地点での動脈の見積直径を、チユープ軸に対する第一トランスデユーサー からの送波方向の角度のタンジエントの２倍で割つた値である、請求の範囲第１ ６項記載の気管探触子。
18. （１８）第一および第二トランスデユーサーがチユープに取り付けられる、請求 の範囲第１６項記載の気管探触子。
19. （１９）電導体がそれぞれ第一および第二トランスデユーサーから探触子の長さ にわたつて延びている、請求の範囲第１６項記載の気管探触子。
20. （２０）電導体がそれぞれ第一および第二トランスデユーサーから探触子の内部 を通つてその長さに沿つて延びている、請求の範囲第１９項記載の気管探触子。