專利名稱：超聲波攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療用的超聲波攝像裝置，特別涉及按照時(shí)間序列來測(cè)量檢測(cè)者所期望的心內(nèi)絕對(duì)壓的超聲波攝像裝置。
背景技術(shù)：
心臟疾患在很多發(fā)達(dá)國(guó)家是3大死因之一。在進(jìn)行心臟疾患的早期診斷和過程觀察方面，左心房或左心室的經(jīng)時(shí)性的壓力信息作為對(duì)診斷直接有用的指標(biāo)而使用。此處的壓力信息是指與大氣壓之間的差壓，以下稱作絕對(duì)壓。在進(jìn)行心內(nèi)絕對(duì)壓測(cè)量時(shí)，采用了將心臟導(dǎo)管插入到體內(nèi)的方法。通過導(dǎo)管得到的信息主要是主動(dòng)脈、左心室、左心房中的絕對(duì)壓，和根據(jù)搏動(dòng)而變化的絕對(duì)壓的變化、即絕對(duì)壓波形。該方法是將心臟導(dǎo)管插入到體內(nèi)，直接對(duì)心臟內(nèi)壓力進(jìn)行測(cè)量的侵入性的手法。此外，作為與非侵入性的心內(nèi)壓測(cè)定相關(guān)的技術(shù)，設(shè)計(jì)了對(duì)心臟內(nèi)的血流速度進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)測(cè)定出的血流速度，利用物理方程式來計(jì)算心內(nèi)壓力差的手法。在此，壓力差表示某兩點(diǎn)間的壓力的差。在根據(jù)血流速度來求取壓力差的方法中詳細(xì)來說報(bào)告了流速的檢測(cè)方法不同的以下方法。專利文獻(xiàn)1的方法通過利用超聲波多普勒效應(yīng)，對(duì)具有三維運(yùn)動(dòng)的流體的一個(gè)方向分量進(jìn)行測(cè)量，并利用數(shù)值計(jì)算來推測(cè)三維流體的動(dòng)作。此外，非專利文獻(xiàn)1的方法，通過利用超聲波多普勒效應(yīng)，來對(duì)具有三維運(yùn)動(dòng)的流體的一個(gè)方向分量進(jìn)行測(cè)量，并通過假定二維動(dòng)作，來算出二維的流速向量。專利文獻(xiàn)1以及非專利文獻(xiàn)1的方法只測(cè)量流體的一個(gè)方向速度分量，并推定其他方向分量，根據(jù)推定出的流速向量而算出的壓力差在三維性的影響較少的流場(chǎng)中很有效。此外，在專利文獻(xiàn)2中，通過經(jīng)時(shí)性地追蹤來自被稱作EchoPIV的造影劑的反射信號(hào)，來檢測(cè)高精度的二維血流速度向量。作為絕對(duì)壓波形的測(cè)定方法，存在通過利用傳遞函數(shù)，來從橈骨主動(dòng)脈壓波形變換為中心主動(dòng)脈壓波形的手法。在非專利文獻(xiàn)2、非專利文獻(xiàn)3中，根據(jù)橈骨主動(dòng)脈壓波形推定出的中心主動(dòng)脈壓波形與實(shí)測(cè)的中心主動(dòng)脈壓波形進(jìn)行比較，顯示出了良好的一致性。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 JP特開2004-1217 號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :W02007/136554A1非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn) 1 =Tanaka, M. et al.，Journal of Cardiology, 52,86-101 (2008)非專利文獻(xiàn) 2 =Pauca, A. L.，et al.，Hypertension 38 :932-937 (2006)非專利文獻(xiàn)3 =Millasseau S. C.，et al. , Hypertension 41 :1016-1020(2003)但是，在利用了心臟導(dǎo)管的情況下，雖然能夠按照時(shí)間序列來測(cè)量心內(nèi)絕對(duì)壓，但由于是侵入性的測(cè)量，因此給患者帶來的負(fù)擔(dān)非常大。此外，在根據(jù)血流速度利用物理方程式來計(jì)算心內(nèi)壓力差的手法中，能夠根據(jù)物理方程式算出的量是任意2點(diǎn)間的相對(duì)壓力差，而無法測(cè)量絕對(duì)壓。利用了傳遞函數(shù)的壓力波形測(cè)量手法，雖然能夠按照時(shí)間序列來測(cè)量絕對(duì)壓，但限定于主動(dòng)脈壓。傳遞函數(shù)手法向心臟內(nèi)壓的應(yīng)用誤差較大，不具有能夠進(jìn)行診斷的精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，非/低侵入性地對(duì)心律時(shí)相中的期望位置的心臟內(nèi)部的絕對(duì)壓進(jìn)行測(cè)定。在本發(fā)明中，通過壓力傳感器來對(duì)動(dòng)脈壓力非侵入性地按照時(shí)間序列進(jìn)行檢測(cè)， 并通過傳遞函數(shù)將動(dòng)脈壓力變換為心臟內(nèi)部或附近的基準(zhǔn)點(diǎn)上的任意時(shí)相的絕對(duì)基準(zhǔn)壓。 此外，根據(jù)超聲波攝像信號(hào)來檢測(cè)血流速度，并根據(jù)血流速度利用物理定律來計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)和設(shè)定于心臟內(nèi)的壓力計(jì)算位置之間的空間壓力差。并且，利用基準(zhǔn)壓和空間壓力差來計(jì)算心內(nèi)絕對(duì)壓。此時(shí)，通過根據(jù)心律時(shí)相來切換壓力差計(jì)算方法，能夠顯示任意心律時(shí)相的連續(xù)的絕對(duì)壓、即、比現(xiàn)有技術(shù)精度更好地檢測(cè)出心內(nèi)絕對(duì)壓的壓力波形。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，相對(duì)于根據(jù)流體行跡來測(cè)量心內(nèi)壓力差的現(xiàn)有例，通過高精度地計(jì)算基準(zhǔn)部的絕對(duì)壓，能夠提供對(duì)診斷有效的絕對(duì)壓。此外，通過壓力傳感器的時(shí)間序列測(cè)量，能夠檢測(cè)出心律的時(shí)間序列上的壓力變化。并且，能夠提供按照時(shí)間序列非/低侵入性地對(duì)心內(nèi)絕對(duì)壓進(jìn)行測(cè)量的超聲波攝像裝置。


圖IA是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的超聲波攝像裝置的裝置結(jié)構(gòu)的框圖。圖IB是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的超聲波攝像裝置的裝置結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是表示信號(hào)處理部的動(dòng)作的流程圖。圖3是表示步驟S12的詳細(xì)內(nèi)容的流程圖。圖4是表示步驟S13的詳細(xì)內(nèi)容的流程圖。圖5是心內(nèi)絕對(duì)壓以及主動(dòng)脈壓的心律時(shí)相的說明圖。圖6是心臟瓣在心律時(shí)相中的開閉的說明圖。圖7(a)是瓣閉鎖時(shí)的伯努利定律的說明圖，(b)是瓣敞開時(shí)的伯努利定律的說明圖。圖8是表示在心臟內(nèi)混入了示蹤劑(tracer)的樣態(tài)的說明圖。圖9(a)是將示蹤劑圖像劃分為格子狀的說明圖，(b)是示蹤劑圖像的經(jīng)時(shí)性變化追蹤的說明圖，(c)是通過示蹤劑求出的速度向量的說明圖。圖10是根據(jù)速度向量求出的壓力差的計(jì)算的說明圖。圖11是根據(jù)流入傳播速度來求取壓力差的說明圖。圖12是引入了心律時(shí)相的壓力差計(jì)算方法切換的說明圖。圖13是瓣流速檢測(cè)的ROI設(shè)定的說明圖。圖14(a)是表示心內(nèi)絕對(duì)壓以及主動(dòng)脈壓的心律時(shí)相變化的顯示畫面的圖，(b) 是表示心內(nèi)壓以及主動(dòng)脈壓的等高線顯示畫面的圖，(c)是表示壓力-容積關(guān)系圖的顯示畫面的圖。
具體實(shí)施例方式以下，基于附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖IA是表示本發(fā)明的超聲波攝像裝置的裝置結(jié)構(gòu)例的框圖。本發(fā)明的超聲波攝像裝置具有裝置本體1、超聲波探頭2、和壓力傳感器3。裝置本體1對(duì)超聲波探頭2進(jìn)行控制，并且將來自壓力傳感器3的血壓信號(hào)使用于超聲波圖像的生成。超聲波探頭2按照由超聲波信號(hào)產(chǎn)生器12生成的信號(hào)，接觸生物體 (被檢者)41，對(duì)照射區(qū)域42照射超聲波，并且接收照射區(qū)域42的反射波回聲信號(hào)。壓力傳感器3對(duì)生物體的任意部位43處的動(dòng)脈44的血壓進(jìn)行測(cè)量。接下來，對(duì)裝置本體1的詳細(xì)構(gòu)成要素進(jìn)行說明。裝置本體1具備輸入部10、控制部11、超聲波信號(hào)產(chǎn)生器12、超聲波接收電路13、壓力傳感器接收電路14、信號(hào)處理部 15、存儲(chǔ)器16、以及顯示部17。輸入部10是操縱超聲波攝像裝置的檢測(cè)者對(duì)控制部11設(shè)定超聲波攝像裝置的動(dòng)作條件的鍵盤或指示設(shè)備(pointing device)，而且，是使用心電圖的情況下的心電圖信號(hào)輸入部。控制部11基于通過輸入部10設(shè)定的超聲波攝像裝置的動(dòng)作條件來對(duì)超聲波信號(hào)產(chǎn)生器12、超聲波接收電路13、壓力傳感器接收電路14、信號(hào)處理部15、存儲(chǔ)器16、以及顯示部17進(jìn)行控制，例如是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的CPU。超聲波接收電路13對(duì)由超聲波探頭2接收到的反射回聲信號(hào)進(jìn)行放大或相位調(diào)整(phasing)等信號(hào)處理。壓力傳感器接收電路14將從壓力傳感器3得到的信號(hào)變換為壓力信息，并傳遞給信號(hào)處理部15。信號(hào)處理部15具有根據(jù)來自超聲波探頭2的反射回聲信號(hào)和來自壓力傳感器3的血壓信號(hào)來生成超聲波圖像的功能。存儲(chǔ)器16存儲(chǔ)反射回聲信號(hào)、由信號(hào)處理部15得到的超聲波圖像、血壓信號(hào)的各種信息。存儲(chǔ)器16還存儲(chǔ)由絕對(duì)壓運(yùn)算部154、血流速度運(yùn)算部1522保持的信息。顯示部 17輸出存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器16中的信息。接下來，對(duì)信號(hào)處理部15的詳細(xì)的構(gòu)成要素進(jìn)行說明。信號(hào)處理部15具有形狀圖像形成部151、空間壓力差計(jì)算部152、基準(zhǔn)壓運(yùn)算部153、絕對(duì)壓運(yùn)算部154。形狀圖像形成部151根據(jù)從超聲波接收電路13輸出的反射回聲信號(hào)來形成例如B型像、即被檢者的組織形狀?？臻g壓力差計(jì)算部152具有心律時(shí)相檢測(cè)部1521、血流速度運(yùn)算部1522、血流壓力差運(yùn)算部1523。血流速度運(yùn)算部1522根據(jù)從超聲波接收電路13輸出的反射回聲來計(jì)算血流速度。血流壓力差運(yùn)算部1523根據(jù)由基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)定部1531得到的基準(zhǔn)點(diǎn)以及由形狀圖像形成部151形成的組織形狀來計(jì)算任意空間點(diǎn)上的、與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的壓力差。并且，心律時(shí)相檢測(cè)部1521根據(jù)從超聲波接收電路13輸出的反射回聲來檢測(cè)心律時(shí)相。心律時(shí)相的檢測(cè)例如可以通過由血流速度運(yùn)算部1522進(jìn)行的通過瓣的流速方向的識(shí)別、或者基于流速的方向形狀圖像的瓣開閉的識(shí)別、或者基于從輸入部10取入的心電圖信號(hào)的心律時(shí)相的識(shí)別等來進(jìn)行?；鶞?zhǔn)壓運(yùn)算部153具有基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)定部1531、傳遞函數(shù)輸入部1532、基準(zhǔn)點(diǎn)壓變換部1533?；鶞?zhǔn)點(diǎn)設(shè)定部1531根據(jù)由形狀圖像形成部151得到的組織形狀來設(shè)定基準(zhǔn)點(diǎn)。 傳遞函數(shù)輸入部1532從存儲(chǔ)器16中讀出與由基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)定部1531設(shè)定的基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)。基準(zhǔn)點(diǎn)壓變換部1533根據(jù)由壓力傳感器接收電路14傳遞來的動(dòng)脈壓力信息和傳遞函數(shù)來計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)上的絕對(duì)壓。絕對(duì)壓運(yùn)算部IM根據(jù)由基準(zhǔn)壓運(yùn)算部153得到的基準(zhǔn)點(diǎn)絕對(duì)壓、和由空間壓力差計(jì)算部152得到的任意位置上的與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的空間壓力差來計(jì)算任意位置的絕對(duì)壓。在圖2中示出本實(shí)施方式的處理流程。在圖2中，作為具體例，假設(shè)圖IA中的照射區(qū)域42為包括心臟和上行主動(dòng)脈的部位，任意部位43為前腕部，動(dòng)脈44為橈骨動(dòng)脈。首先，形狀圖像形成部151根據(jù)超聲波信號(hào)將例如心臟以及主動(dòng)脈那樣的生物體形狀變換為形狀圖像(Sll)，并將形狀圖像發(fā)送到基準(zhǔn)壓運(yùn)算部153以及絕對(duì)壓運(yùn)算部154。接著，基準(zhǔn)壓運(yùn)算部153將由壓力傳感器3取得的壓力變換為基準(zhǔn)點(diǎn)\的基準(zhǔn)壓Ptl (S12)。接著，空間壓力差計(jì)算部152計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)\與位置\之間的壓力差(SU)。最后，絕對(duì)壓運(yùn)算部IM 根據(jù)基準(zhǔn)壓Po、空間壓力差來計(jì)算心內(nèi)絕對(duì)壓(S14)。如上這樣，通過基準(zhǔn)壓運(yùn)算部153、空間壓力差計(jì)算部152、以及絕對(duì)壓運(yùn)算部154中的處理，能夠根據(jù)橈骨動(dòng)脈壓和心內(nèi)血流速度場(chǎng)來取得心內(nèi)絕對(duì)壓。另外，步驟12和步驟13的順序既可以顛倒，也可以同時(shí)執(zhí)行。接下來，利用圖3對(duì)步驟12中的基準(zhǔn)壓運(yùn)算部的詳細(xì)的處理進(jìn)行說明。從形狀圖像形成部151取得心臟以及主動(dòng)脈圖像(S121)。接著，在基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)定部1531中用戶根據(jù)上述取得圖像，將基準(zhǔn)點(diǎn)\設(shè)定為例如表示上行主動(dòng)脈的代表的上行主動(dòng)脈的中心部。在此表示了主動(dòng)脈內(nèi)，但也可以為左心室內(nèi)的代表點(diǎn)。將基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)定于左心室還是設(shè)于主動(dòng)脈由用戶決定。另外，X0的設(shè)定也可以自動(dòng)地檢測(cè)由形狀圖像形成部151計(jì)算出的作為基準(zhǔn)的組織形狀來進(jìn)行設(shè)定(S12》。傳遞函數(shù)輸入部1532從存儲(chǔ)器16中讀出與由基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)定部1531設(shè)定的基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)壓變換部1533根據(jù)由壓力傳感器接收電路14傳遞來的動(dòng)脈壓力信息和傳遞函數(shù)來計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)上的絕對(duì)壓。傳遞函數(shù)輸入部1532從保存有傳遞函數(shù)的存儲(chǔ)器16中讀出上述設(shè)定的基準(zhǔn)點(diǎn)以及由壓力傳感器測(cè)量的部位所對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)(S123)。傳遞函數(shù)是對(duì)橈骨動(dòng)脈壓和主動(dòng)脈壓的經(jīng)時(shí)性變化即橈骨動(dòng)脈壓波形和主動(dòng)脈壓波形分別進(jìn)行了傅里葉變換的、表示頻率空間中的橈骨動(dòng)脈壓波形與主動(dòng)脈壓波形的相位和增益的關(guān)系的函數(shù)。傳遞函數(shù)是每個(gè)頻率下的相位、增益信息，相位、增益信息保存在存儲(chǔ)器中。此外，傳遞函數(shù)的具體例在非專利文獻(xiàn)3中也有記載。接著，輸入由壓力傳感器3測(cè)量出的橈骨動(dòng)脈的壓力(S1M)，基準(zhǔn)點(diǎn)壓變換部1533將上述輸入的壓力信息根據(jù)上述取得的傳遞函數(shù)變換為被設(shè)定為基準(zhǔn)點(diǎn)的上行主動(dòng)脈壓P。(S12Q。在此，壓力傳感器通過利用張力測(cè)量法(tonometry method)，來算出高精度的橈骨動(dòng)脈的壓力。傳遞函數(shù)是表示橈骨動(dòng)脈與主動(dòng)脈的相位和增益的關(guān)系的函數(shù)。此外，設(shè)定為所述基準(zhǔn)點(diǎn)的上行主動(dòng)脈壓等的基準(zhǔn)壓Ptl也可以通過外部輸入來輸入。在圖IB中示出了該情況的結(jié)構(gòu)圖。基準(zhǔn)壓輸入部155輸入上行主動(dòng)脈壓等的基準(zhǔn)壓 P。，并將基準(zhǔn)壓Ptl的信息傳達(dá)給空間壓力差計(jì)算部152和絕對(duì)壓運(yùn)算部154。接下來，利用圖4對(duì)步驟13中的空間壓力差計(jì)算部的詳細(xì)處理進(jìn)行說明。首先， 輸入上述設(shè)定的基準(zhǔn)點(diǎn))^6131)。輸入來自形狀圖像形成部151的心臟以及主動(dòng)脈圖像 (S13》。接著，用戶根據(jù)上述取得圖像來設(shè)定任意位置^613:3)。在此，&被設(shè)定為心臟內(nèi)部的任意點(diǎn)。另外，X1的設(shè)定既可以將心臟內(nèi)部的中心部等作為代表性的部位，也可以通過圖像處理自動(dòng)地進(jìn)行。此外，也可以使&為多個(gè)點(diǎn)，采用二維以上的空間。并且，心律時(shí)相檢測(cè)部1521根據(jù)從超聲波接收電路13得到的超聲波信號(hào)來檢測(cè)心律時(shí)相(S134)，并決定壓力差的計(jì)算手法(S135)。根據(jù)位于心臟的瓣敞開或瓣閉鎖的狀態(tài)來決定心臟內(nèi)的壓力差計(jì)算方法。在瓣閉鎖的情況下，檢測(cè)瓣的位置上的逆流速度，并選擇伯努利定律作為壓力差計(jì)算方法(S136)。此外，在瓣敞開的情況下，檢測(cè)瓣位置上的流速，并選擇納維-斯托克斯式(S137)。在步驟138中，利用在步驟136或步驟137中選擇的手法來計(jì)算在步驟131、 S133中設(shè)定的基準(zhǔn)點(diǎn)\以及位置\之間的壓力差ΔΡ。在此，利用圖5來對(duì)在步驟135中進(jìn)行的壓力差計(jì)算方法的決定手法的詳細(xì)內(nèi)容進(jìn)行說明。圖5(a)的曲線圖是心臟一次心跳附近的經(jīng)時(shí)性的壓力變化的例子。511表示主動(dòng)脈的壓力變化，512表示左心室的壓力變化，513表示左心房的壓力變化。此外，在圖6中表示心臟的一次心跳中的變化的示意圖。61表示主動(dòng)脈，62表示左心房，63表示左心室，64 表示主動(dòng)脈瓣，65表示二尖瓣。將從二尖瓣閉鎖的時(shí)刻Tl到主動(dòng)脈瓣敞開的時(shí)刻T2為止的時(shí)間稱作等容收縮期 525，此時(shí)間內(nèi)的心臟如圖6(a)所示那樣，主動(dòng)脈瓣64以及二尖瓣65閉鎖。此時(shí)，在主動(dòng)脈瓣64、二尖瓣65上產(chǎn)生從閉鎖的主動(dòng)脈瓣的間隙的泄露即主動(dòng)脈瓣逆流641以及從閉鎖的二尖瓣的間隙的泄露即二尖瓣逆流651。將從T2到主動(dòng)脈瓣閉鎖的時(shí)刻T3為止的時(shí)間稱作射血期526，此時(shí)間內(nèi)的心臟如圖6 (b)所示那樣，主動(dòng)脈瓣64敞開，二尖瓣65閉鎖。 此時(shí)，在主動(dòng)脈瓣64、二尖瓣65產(chǎn)生主動(dòng)脈瓣順流642和二尖瓣逆流651。將從T3到二尖瓣敞開的時(shí)刻T4為止的時(shí)間稱作等容舒張期527，如圖6 (c)所示，主動(dòng)脈瓣64以及二尖瓣 65閉鎖著。此時(shí)，在主動(dòng)脈瓣64、二尖瓣65產(chǎn)生主動(dòng)脈瓣逆流641以及二尖瓣逆流651。 并且，將從T4到下一次心跳的Tl為止的時(shí)間稱作充盈期528，如圖6 (d)所示，主動(dòng)脈瓣64 閉鎖，二尖瓣65敞開著。此時(shí)，在主動(dòng)脈瓣64、二尖瓣65產(chǎn)生主動(dòng)脈瓣逆流641和二尖瓣順流652。雖然在瓣逆流時(shí)能夠通過伯努利定律來計(jì)算出壓力差，但在瓣順流時(shí)，伯努利定律不成立，需要切換壓力差的運(yùn)算方法。詳細(xì)內(nèi)容將在以下說明，但運(yùn)算手法切換時(shí)刻是位于基準(zhǔn)點(diǎn)\與位置&之間的路徑中的瓣的狀態(tài)從閉鎖變?yōu)槌ㄩ_、或者從敞開變?yōu)殚]鎖的定時(shí)(timing)、即是Tl、T2、T3、T4中的一個(gè)以上，成為切換部位的基準(zhǔn)點(diǎn))(。與位置&的組合，是基準(zhǔn)點(diǎn)\位于主動(dòng)脈61內(nèi)或左心室63內(nèi)，位置&為左心室63、左心房62、主動(dòng)脈61 內(nèi)的任意一者。切換時(shí)刻的檢測(cè)可以檢測(cè)為產(chǎn)生了如下時(shí)刻中的至少一個(gè)的時(shí)刻由形狀圖像形成部151檢測(cè)出的B型圖像中的瓣敞開或閉鎖的時(shí)刻；以及左心室體積或面積成為最小或最大的時(shí)刻，還有，最大、最小狀態(tài)持續(xù)的時(shí)間的開始或結(jié)束的時(shí)刻；以及M型圖像中的瓣敞開或閉鎖的時(shí)刻；以及血流速度運(yùn)算部1522所檢測(cè)出的瓣血流速度的符號(hào)逆轉(zhuǎn)的時(shí)刻。 在此，B型圖像是指，用超聲波拍攝到的表示組織形狀的圖像，M型圖像是指，經(jīng)時(shí)性地追蹤任意超聲波掃描線上的組織的運(yùn)動(dòng)，是縱軸表示掃描線上的組織的位置，橫軸表示時(shí)間，經(jīng)時(shí)性地表示了組織的運(yùn)動(dòng)的圖像。接下來，對(duì)壓力差計(jì)算方法的詳細(xì)內(nèi)容進(jìn)行說明。首先，對(duì)瓣閉鎖時(shí)的瓣逆流檢測(cè)時(shí)的壓力差計(jì)算方法進(jìn)行說明。在瓣逆流檢測(cè)時(shí)，可以利用伯努利定律來計(jì)算壓力差。瓣的逆流可以通過利用了多普勒效應(yīng)的檢測(cè)手法來檢測(cè)，或者也可以通過利用圖像識(shí)別來追蹤逆流血中的血球或預(yù)先投放的造影劑等示蹤劑的手法來檢測(cè)。作為利用了逆流速度的、 伯努利定律的簡(jiǎn)易方法，存在簡(jiǎn)易伯努利式。假設(shè)逆流速度為V時(shí)，瓣的內(nèi)外的壓力差ΛΡ可以用下式來表示。AP = AXV2... (1)A是具有[sec2 · mmHg]的單位的3. 5以上4. 5以下的常數(shù)。由于此式含有穩(wěn)定狀態(tài)的假定，所以也可以為考慮了非穩(wěn)定的影響的、下面所示的非穩(wěn)定伯努利式。B是對(duì)壓力差產(chǎn)生非穩(wěn)定的影響的項(xiàng)，利用At期間的速度變化量AV 和瓣的厚度L，B可以寫為AVXL/At。ΔΡ = AXV2+2XAXB— (2)接下來，對(duì)瓣敞開時(shí)的計(jì)算方法進(jìn)行說明。在瓣敞開時(shí)，將瓣順流速度代入到式 (1)中的簡(jiǎn)易伯努利定律不成立。利用圖7來說明其理由。在對(duì)瓣逆流應(yīng)用伯努利定律的情況下，可以用圖7(a)這樣的簡(jiǎn)易模型來表示。在此，設(shè)81a為主動(dòng)脈部，8 為主動(dòng)脈瓣逆流流出部，83a為左心室。若假設(shè)各個(gè)部位的壓力P與流速V以及各部位的剖面積A的組合為(Pal，Val，Aal)、(Pa2, Va2，Aa2)、(Pa3, Va3，Aa3)，設(shè)P為表示血液密度的常數(shù)，則在伯努利定律中，下式成立。Pal/ P +Val2 = Pa2/ P +Va22 = Pa3/ P +Vj…(3)若利用作為速度與剖面積的積的流量Qa與位置無關(guān)地保持固定、這一質(zhì)量守恒定律，則下式成立。Qa = ValXAal = Va2XAa2 = Va3XAa3... (4)在此，為了根據(jù)瓣逆流來求取主動(dòng)脈-左心室間的壓力差、Pal-Pa3,需要假定主動(dòng)脈瓣逆流流出部8 的出口面積Aa2與主動(dòng)脈剖面積Aal、或者左心室剖面積Aa3相比足夠小。通過加以該假定，根據(jù)上述流量固定的條件，主動(dòng)脈部以及左心室中的速度可以無視。Val = Va3 = O... (5)并且，在流速為音速的30%以下的情況下的噴流中，存在流路出口的壓力與外壓相等這一性質(zhì)，通過將圖7(a)的逆流8 看作向左心室的噴流，能夠看作主動(dòng)脈瓣逆流流出部Pa2和Pa3相等。Pa2 = Pa3... (6)如上所述，伯努利定律如下這樣來適用，這是根據(jù)瓣逆流利用伯努利定律來計(jì)算壓力差的方法。Pal-Pa3 =PX (Va22)/2…(7)此外，式(7)是假定了穩(wěn)定狀態(tài)的式子，在考慮到非穩(wěn)定的影響的情況下，若利用離散化后的非穩(wěn)定伯努利式，則可以如下式這樣計(jì)算壓力差。數(shù)1
權(quán)利要求
1.一種超聲波攝像裝置，其特征在于，具備超聲波探頭，其對(duì)被檢者發(fā)送接收超聲波；信號(hào)處理部，其對(duì)由所述超聲波探頭接收到的反射回聲信號(hào)以及從所述被檢者測(cè)量到的血壓信號(hào)進(jìn)行處理；顯示部，其將所述信號(hào)處理結(jié)果顯示為圖像；和輸入部，其在顯示于所述顯示部的圖像上設(shè)定規(guī)定點(diǎn)，所述信號(hào)處理部具備基準(zhǔn)壓運(yùn)算部，其根據(jù)所述血壓信號(hào)來對(duì)體內(nèi)的血流的某規(guī)定點(diǎn)附近的基準(zhǔn)點(diǎn)上的絕對(duì)基準(zhǔn)壓進(jìn)行運(yùn)算；空間壓力差計(jì)算部，其計(jì)算所述基準(zhǔn)點(diǎn)和所述基準(zhǔn)壓運(yùn)算部所運(yùn)算出的絕對(duì)基準(zhǔn)壓力計(jì)算位置之間的空間壓力差；和絕對(duì)壓運(yùn)算部，其基于所述絕對(duì)基準(zhǔn)壓和所述空間壓力差來求出所述壓力計(jì)算位置的絕對(duì)壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波攝像裝置，其特征在于，所述空間壓力差計(jì)算部具有血流速度運(yùn)算部，其基于所述超聲波信號(hào)來檢測(cè)所述基準(zhǔn)點(diǎn)和指定的壓力計(jì)算位置之間的血流速度；和血流-壓力差運(yùn)算部，其根據(jù)所述血流速度來計(jì)算所述基準(zhǔn)點(diǎn)和所述壓力計(jì)算位置之間的空間壓力差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波攝像裝置，其特征在于，所述空間壓力差計(jì)算部具備檢測(cè)心律時(shí)相的心律時(shí)相檢測(cè)部，根據(jù)所述心律時(shí)相檢測(cè)部所檢測(cè)出的時(shí)相，用不同的計(jì)算方法來計(jì)算所述空間壓力差。
4.一種超聲波攝像裝置，其特征在于，具備超聲波探頭，其發(fā)送接收超聲波；壓力傳感器，其非侵入性地檢測(cè)動(dòng)脈壓力；信號(hào)處理部，其對(duì)由所述超聲波探頭接收到的超聲波信號(hào)以及由所述壓力傳感器得到的壓力信號(hào)進(jìn)行處理；和顯示部，其顯示所述信號(hào)處理結(jié)果，所述信號(hào)處理部具備形狀圖像形成部，其根據(jù)所述超聲波信號(hào)來形成組織形狀圖像； 基準(zhǔn)壓運(yùn)算部，其將所述動(dòng)脈壓力變換為心臟內(nèi)部或心臟附近的基準(zhǔn)點(diǎn)上的任意時(shí)相的絕對(duì)基準(zhǔn)壓；空間壓力差計(jì)算部，其計(jì)算所述基準(zhǔn)點(diǎn)和心臟內(nèi)的壓力計(jì)算位置之間的空間壓力差；和絕對(duì)壓運(yùn)算部，其利用所述基準(zhǔn)壓以及所述空間壓力差，來計(jì)算心內(nèi)絕對(duì)壓，所述空間壓力差計(jì)算部具備心律時(shí)相檢測(cè)部，其檢測(cè)心律時(shí)相；血流速度運(yùn)算部，其根據(jù)所述超聲波信號(hào)來檢測(cè)血流速度；和血流-壓力差運(yùn)算部，其根據(jù)所述血流速度來計(jì)算壓力差。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波攝像裝置，其特征在于，所述血流-壓力差運(yùn)算部根據(jù)主動(dòng)脈瓣或二尖瓣逆流速度，利用伯努利定律，來計(jì)算主動(dòng)脈-左心室間或者左心室-左心房間的壓力差。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波攝像裝置，其特征在于，所述血流速度運(yùn)算部檢測(cè)心腔內(nèi)的血流速度，所述血流-壓力差運(yùn)算部利用流體的動(dòng)量守恒定律來計(jì)算心腔內(nèi)的位置上的壓力梯度。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波攝像裝置，其特征在于，所述血流-壓力差運(yùn)算部，將心腔內(nèi)的壓力梯度設(shè)為-ImmHg/cm以上ImmHg/cm以下的常數(shù)來計(jì)算主動(dòng)脈-左心室間或者左心室-左心房間的壓力差。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波攝像裝置，其特征在于，利用伯努利定律，根據(jù)主動(dòng)脈瓣順流速度來計(jì)算主動(dòng)脈-左心室間的壓力差，并根據(jù)二尖瓣順流速度來計(jì)算左心室-左心房間的壓力差。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波攝像裝置，其特征在于，所述血流-壓力差運(yùn)算部在所述基準(zhǔn)點(diǎn)與所述壓力計(jì)算位置之間存在瓣且瓣關(guān)閉的情況下，和在所述基準(zhǔn)點(diǎn)與所述壓力計(jì)算位置之間不存在瓣，或者雖然存在瓣但瓣敞開著的情況下，對(duì)處理方法進(jìn)行切換。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的超聲波攝像裝置，其特征在于，切換所述處理方法的時(shí)刻是成為等容收縮期、射血期、等容舒張期、充盈期的邊界的時(shí)刻中的1個(gè)時(shí)刻或多個(gè)時(shí)刻。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波攝像裝置，其特征在于，所述基準(zhǔn)點(diǎn)位于主動(dòng)脈內(nèi)或左心室內(nèi)，所述壓力計(jì)算位置位于左心室或左心房。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的超聲波攝像裝置，其特征在于，所述心律時(shí)相檢測(cè)部檢測(cè)所述處理的切換時(shí)刻。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波攝像裝置，其特征在于，所述顯示部顯示所述絕對(duì)壓運(yùn)算部所算出的所述壓力計(jì)算位置上的規(guī)定時(shí)刻的壓力、 或者壓力的經(jīng)時(shí)性變化。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波攝像裝置，其特征在于，具備指標(biāo)解析部，所述指標(biāo)解析部根據(jù)所述絕對(duì)壓運(yùn)算部所算出的絕對(duì)壓，來計(jì)算表示時(shí)間上的微分值的物理量即(dP/dt)以及/或者用指數(shù)函數(shù)來近似了左心室的舒張狀態(tài)時(shí)的時(shí)間常數(shù)τ，且所述顯示部顯示所述物理量(dP/dt)以及/或者時(shí)間常數(shù)τ。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的超聲波攝像裝置，其特征在于，所述指標(biāo)解析部，根據(jù)所述形狀圖像形成部所形成的形狀圖像，在多個(gè)時(shí)刻，檢測(cè)左心室的體積即左心室容積，并顯示壓力-容積關(guān)系圖以及/或者Emax，其中所述壓力-容積關(guān)系圖是將所述多個(gè)時(shí)刻的左心室容積、和所述絕對(duì)壓運(yùn)算部所算出的多個(gè)時(shí)刻的絕對(duì)壓， 繪制在具有表示心臟體積的軸和表示絕對(duì)壓的軸的二維空間中而得到的圖，所述Emax是在所述壓力-容積關(guān)系圖上的收縮期末期的壓力-容積關(guān)系的傾斜度。
全文摘要
本發(fā)明的超聲波診斷裝置具備對(duì)動(dòng)脈壓力非侵入性地進(jìn)行檢測(cè)的壓力傳感器；從所述動(dòng)脈壓力變換為基準(zhǔn)點(diǎn)的絕對(duì)基準(zhǔn)壓的基準(zhǔn)壓運(yùn)算部；計(jì)算所述基準(zhǔn)點(diǎn)和與基準(zhǔn)點(diǎn)不同的位置之間的空間壓力差的空間壓力差計(jì)算部；和利用所述形狀圖像、所述基準(zhǔn)壓、所述空間壓力差，來計(jì)算心內(nèi)絕對(duì)壓的絕對(duì)壓運(yùn)算部。根據(jù)辦法嗎的超聲波診斷裝置，能夠?qū)π穆蓵r(shí)相中的心臟內(nèi)部的絕對(duì)壓非/低侵入性地進(jìn)行測(cè)定。
文檔編號(hào)A61B8/08GK102413771SQ20108001772
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者山本真理子, 橋場(chǎng)邦夫, 森修, 田中智彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立醫(yī)療器械