(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を照射する送信部（３１）と、前記超音波が反射されたエコー信号を受信する受信部（３２）とを備えた超音波プローブ（３）と、
直交検波を行う直交検波部（２２）と、
血流の方向を検出するための方向検出部（２５）と、
血流の方向を判定するための血流方向判定手段（４２２）とを使用した超音波ドップラ血流測定における逆流検出方法であって、
体外循環血液回路の管内を流れる血液に対して、前記送信部（３１）により超音波を照射する手順と、
前記超音波が血液によって反射されたエコー信号を前記受信部（３２）により受信する手順と、
前記直交検波部（２２）によって前記エコー信号を直交検波して、前記エコー信号の周波数偏移を表すドップラ周波数に対応する第１の検出値（ｆｄ）を求める手順と、
前記エコー信号の前記直交検波部（２２）による直交検波信号から、前記方向検出部（２５）により、血流が逆方向の場合の前記エコー信号の周波数偏移を表す−側ドップラ周波数に対応する第２の検出値（ｆｄｎ）を求める手順と、
前記血流方向判定手段（４２２）により、前記第１の検出値（ｆｄ）が第１の定数（Ａ）より大きいか否かを判定する第１の判定手順（４３１）と、
前記血流方向判定手段（４２２）により、前記第２の検出値（ｆｄｎ）が前記第１の定数（Ａ）より大きいか否かを判定する第２の判定手順（４３２）と、
前記血流方向判定手段（４２２）により、前記第２の検出値（ｆｄｎ）が第２の定数（Ｂ）と前記第１の検出値（ｆｄ）との積より大きいか否かを判定する第３の判定手順（４３３）と、
前記血流方向判定手段（４２２）により、前記第１の判定手順（４３１）、前記第２の判定手順（４３２）および前記第３の判定手順（４３３）の判定結果が全て肯定的判定結果である場合には、血流の方向が逆方向であるものと判定する手順（４３４）と、
前記血流方向判定手段（４２２）により、前記第１の判定手順（４３１）、前記第２の判定手順（４３２）および前記第３の判定手順（４３３）の判定結果の少なくとも一つが否定的判定結果である場合には、血流の方向が正方向であるものと判定する手順（４３５）とを有する超音波ドップラ血流測定における逆流検出方法。
【請求項２】
超音波を照射する送信部（３１）と、前記超音波が反射されたエコー信号を受信する受信部（３２）とを備えた超音波プローブ（３）と、
直交検波を行う直交検波部（２２）と、
血流の方向を検出するための方向検出部（２５）と、
血流の方向を判定するための血流方向判定手段（４２２）とを使用した超音波ドップラ血流測定における逆流検出方法であって、
体外循環血液回路の管内を流れる血液に対して、前記送信部（３１）により超音波を照射する手順と、
前記超音波が血液によって反射されたエコー信号を前記受信部（３２）により受信する手順と、
前記直交検波部（２２）によって前記エコー信号を直交検波して、前記エコー信号の周波数偏移を表すドップラ周波数に対応する第１の検出値（ｆｄ）を求める手順と、
前記エコー信号の前記直交検波部（２２）による直交検波信号から、前記方向検出部（２５）により、血流の方向に応じて、血流が逆方向の場合の前記エコー信号の周波数偏移を表す−側ドップラ周波数に対応する第２の検出値（ｆｄｎ）と、血流が正方向の場合の前記エコー信号の周波数偏移を表す＋側ドップラ周波数に対応する第３の検出値（ｆｄｐ）とを求める手順と、
前記血流方向判定手段（４２２）により、前記第１の検出値（ｆｄ）が第１の定数（Ａ）より大きいか否かを判定する第１の判定手順（４４２）と、
前記血流方向判定手段（４２２）により、前記第２の検出値（ｆｄｎ）が前記第１の定数（Ａ）より大きいか否かを判定する第２の判定手順（４４３）と、
前記血流方向判定手段（４２２）により、前記第２の検出値（ｆｄｎ）が前記第３の検出値（ｆｄｐ）と第３の定数（Ｃ）との和より大きいか否かを判定する第４の判定手順（４４４）と、
前記血流方向判定手段（４２２）により、前記第１の判定手順（４４２）、前記第２の判定手順（４４３）および前記第４の判定手順（４４４）の判定結果が全て肯定的判定結果である場合には、血流の方向が逆方向であるものと判定する手順（４４５）と、
前記血流方向判定手段（４２２）により、前記第１の判定手順（４４２）、前記第２の判定手順（４４３）および前記第４の判定手順（４４４）の判定結果の少なくとも一つが否定的判定結果である場合には、血流の方向が正方向であるものと判定する手順（４４６）とを有する超音波ドップラ血流測定における逆流検出方法。
【請求項３】
体外循環血液回路の管内を流れる血液に対して超音波を照射する送信部（３１）と、前記超音波が血液によって反射されたエコー信号を受信する受信部（３２）とを備えた超音波プローブ（３）と、
前記超音波プローブ（３）からの前記エコー信号を検波して、前記エコー信号の周波数偏移を表すドップラ周波数を示す信号を出力する直交検波部（２２）と、
前記エコー信号の直交検波信号から血流の方向を検出し、血流が逆方向の場合の前記エコー信号の周波数偏移を表す−側ドップラ周波数を示す信号を出力する方向検出部（２５）と、
前記ドップラ周波数に対応する第１の検出値（ｆｄ）から血液の流量を演算する流量演算部（４）と、
前記第１の検出値（ｆｄ）と前記−側ドップラ周波数に対応する第２の検出値（ｆｄｎ）とから血流の方向を判定する血流方向判定手段（４２２）とを有し、
前記血流方向判定手段（４２２）は、
前記第１の検出値（ｆｄ）が第１の定数（Ａ）より大きいか否かを判定する第１の判定手順（４３１）と、
前記第２の検出値（ｆｄｎ）が前記第１の定数（Ａ）より大きいか否かを判定する第２の判定手順（４３２）と、
前記第２の検出値（ｆｄｎ）が第２の定数（Ｂ）と前記第１の検出値（ｆｄ）との積より大きいか否かを判定する第３の判定手順（４３３）と、
前記第１の判定手順（４３１）、前記第２の判定手順（４３２）および前記第３の判定手順（４３３）の判定結果が全て肯定的判定結果である場合には、血流の方向が逆方向であるものと判定する手順（４３４）と、
前記第１の判定手順（４３１）、前記第２の判定手順（４３２）および前記第３の判定手順（４３３）の判定結果の少なくとも一つが否定的判定結果である場合には、血流の方向が正方向であるものと判定する手順（４３５）とを実行するものである超音波ドップラ血流計。
【請求項４】
体外循環血液回路の管内を流れる血液に対して超音波を照射する送信部（３１）と、前記超音波が血液によって反射されたエコー信号を受信する受信部（３２）とを備えた超音波プローブ（３）と、
前記超音波プローブ（３）からの前記エコー信号を検波して、前記エコー信号の周波数偏移を表すドップラ周波数を示す信号を出力する直交検波部（２２）と、
前記エコー信号の直交検波信号から血流の方向を検出し、血流の方向に応じて、血流が正方向の場合の前記エコー信号の周波数偏移を表す＋側ドップラ周波数を示す信号と、血流が逆方向の場合の前記エコー信号の周波数偏移を表す−側ドップラ周波数を示す信号とを出力する方向検出部（２５）と、
前記ドップラ周波数に対応する第１の検出値（ｆｄ）から血液の流量を演算する流量演算部（４）と、
前記第１の検出値（ｆｄ）、前記−側ドップラ周波数に対応する第２の検出値（ｆｄｎ）および前記＋側ドップラ周波数に対応する第３の検出値（ｆｄｐ）とから血流の方向を判定する血流方向判定手段（４２２）とを有し、
前記血流方向判定手段（４２２）は、
前記第１の検出値（ｆｄ）が第１の定数（Ａ）より大きいか否かを判定する第１の判定手順（４４２）と、
前記第２の検出値（ｆｄｎ）が前記第１の定数（Ａ）より大きいか否かを判定する第２の判定手順（４４３）と、
前記第２の検出値（ｆｄｎ）が前記第３の検出値（ｆｄｐ）と第３の定数（Ｃ）との和より大きいか否かを判定する第４の判定手順（４４４）と、
前記第１の判定手順（４４２）、前記第２の判定手順（４４３）および前記第４の判定手順（４４４）の判定結果が全て肯定的判定結果である場合には、血流の方向が逆方向であるものと判定する手順（４４５）と、
前記第１の判定手順（４４２）、前記第２の判定手順（４４３）および前記第４の判定手順（４４４）の判定結果の少なくとも一つが否定的判定結果である場合には、血流の方向が正方向であるものと判定する手順（４４６）とを実行するものである超音波ドップラ血流計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、人工心肺装置等の体外循環血液回路などで用いられる超音波ドップラ効果を利用した超音波ドップラ血流計に関し、詳しくは、電気メス等からの外来ノイズに強く、誤動作の少ない超音波ドップラ血流計および逆流検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
超音波ドップラ血流計は、超音波プローブにより血液の流れに対して超音波を照射し、その血液からの超音波エコー信号を受信して、エコー信号のドップラ周波数偏移から血液の流量を測定するものであり、一般に広く使用されているものである。超音波ドップラ血流計では、エコー信号のドップラ周波数偏移を示すドップラ信号に必要ならば平均化処理を施し、そのドップラ周波数から血液の流量を算出している。
【０００３】
人工心肺装置等の体外循環血液回路の場合には、血液の逆流を検出したときに、鉗子等で血液の流れるチューブを挟んで逆流を止める等の処置が必要である。後に詳しく説明するが、エコー信号を直交検波器により検波して、その出力を方向検出部によって処理することにより、＋側ドップラ信号と−側ドップラ信号を得る。その−側ドップラ信号の周波数に必要ならば同様の平均化処理を施して、血液の逆流を判定していた。すなわち、−側ドップラ信号の周波数が所定の定数Ａ（例えば、流量に換算して０．３〜０．５［Ｌ/min］）より大きいと、逆流であると判定して警報を表示するようになっていた。そして、−側ドップラ信号の周波数が、定数Ａ以下となれば、逆流から復帰したものとして逆流警報を解除するようになっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の超音波ドップラ血流計は、以上のように、−側ドップラ信号から血流の方向を検出していたので、その近傍で電気メス等を使用した場合に、電気メス等からの外来ノイズによって、方向検出部が誤動作して誤った逆流警報が発生することがあった。また、血液の流量が大きくて、かつ、プローブの血液チューブへの取付不良やプローブに性能上の問題がある場合には、方向検出部からの＋側ドップラ信号と−側ドップラ信号の分離が悪くなり、誤った逆流警報が発生することがあった。このような、誤った逆流警報は極力減少させる必要がある。
【０００５】
そこで、本発明は、人工心肺装置等の体外循環血液回路などで用いられる超音波ドップラ効果を利用した超音波ドップラ血流計において、電気メス等からの外来ノイズに強く、誤動作の少ない逆流検出方法、および、その検出方法を使用した超音波ドップラ血流計を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の超音波ドップラ血流測定における逆流検出方法は、超音波を照射する送信部と、前記超音波が反射されたエコー信号を受信する受信部とを備えた超音波プローブと、直交検波を行う直交検波部と、血流の方向を検出するための方向検出部と、血流の方向を判定するための血流方向判定手段とを使用した超音波ドップラ血流測定における逆流検出方法であって、体外循環血液回路の管内を流れる血液に対して、前記送信部により超音波を照射する手順と、前記超音波が血液によって反射されたエコー信号を前記受信部により受信する手順と、前記直交検波部によって前記エコー信号を直交検波して、前記エコー信号の周波数偏移を表すドップラ周波数に対応する第１の検出値を求める手順と、前記エコー信号の前記直交検波部による直交検波信号から、前記方向検出部により、血流が逆方向の場合の前記エコー信号の周波数偏移を表す−側ドップラ周波数に対応する第２の検出値を求める手順と、前記血流方向判定手段により、前記第１の検出値が第１の定数より大きいか否かを判定する第１の判定手順と、前記血流方向判定手段により、前記第２の検出値が前記第１の定数より大きいか否かを判定する第２の判定手順と、前記血流方向判定手段により、前記第２の検出値が第２の定数と前記第１の検出値との積より大きいか否かを判定する第３の判定手順と、前記血流方向判定手段により、前記第１の判定手順、前記第２の判定手順および前記第３の判定手順の判定結果が全て肯定的判定結果である場合には、血流の方向が逆方向であるものと判定する手順と、前記血流方向判定手段により、前記第１の判定手順、前記第２の判定手順および前記第３の判定手順の判定結果の少なくとも一つが否定的判定結果である場合には、血流の方向が正方向であるものと判定する手順とを有するものである。
【０００７】
また、本発明の超音波ドップラ血流測定における逆流検出方法は、超音波を照射する送信部と、前記超音波が反射されたエコー信号を受信する受信部とを備えた超音波プローブと、直交検波を行う直交検波部と、血流の方向を検出するための方向検出部と、血流の方向を判定するための血流方向判定手段とを使用した超音波ドップラ血流測定における逆流検出方法であって、体外循環血液回路の管内を流れる血液に対して、前記送信部により超音波を照射する手順と、前記超音波が血液によって反射されたエコー信号を前記受信部により受信する手順と、前記直交検波部によって前記エコー信号を直交検波して、前記エコー信号の周波数偏移を表すドップラ周波数に対応する第１の検出値を求める手順と、前記エコー信号の前記直交検波部による直交検波信号から、前記方向検出部により、血流の方向に応じて、血流が逆方向の場合の前記エコー信号の周波数偏移を表す−側ドップラ周波数に対応する第２の検出値と、血流が正方向の場合の前記エコー信号の周波数偏移を表す＋側ドップラ周波数に対応する第３の検出値とを求める手順と、前記血流方向判定手段により、前記第１の検出値が第１の定数より大きいか否かを判定する第１の判定手順と、前記血流方向判定手段により、前記第２の検出値が前記第１の定数より大きいか否かを判定する第２の判定手順と、前記血流方向判定手段により、前記第２の検出値が前記第３の検出値と第３の定数との和より大きいか否かを判定する第４の判定手順と、前記血流方向判定手段により、前記第１の判定手順、前記第２の判定手順および前記第４の判定手順の判定結果が全て肯定的判定結果である場合には、血流の方向が逆方向であるものと判定する手順と、前記血流方向判定手段により、前記第１の判定手順、前記第２の判定手順および前記第４の判定手順の判定結果の少なくとも一つが否定的判定結果である場合には、血流の方向が正方向であるものと判定する手順とを有するものである。
【０００８】
また、本発明の超音波ドップラ血流計は、体外循環血液回路の管内を流れる血液に対して超音波を照射する送信部と、前記超音波が血液によって反射されたエコー信号を受信する受信部とを備えた超音波プローブと、前記超音波プローブからの前記エコー信号を検波して、前記エコー信号の周波数偏移を表すドップラ周波数を示す信号を出力する直交検波部と、前記エコー信号の直交検波信号から血流の方向を検出し、血流が逆方向の場合の前記エコー信号の周波数偏移を表す−側ドップラ周波数を示す信号を出力する方向検出部と、前記ドップラ周波数に対応する第１の検出値から血液の流量を演算する流量演算部と、前記第１の検出値と前記−側ドップラ周波数に対応する第２の検出値とから血流の方向を判定する血流方向判定手段とを有し、前記血流方向判定手段は、前記第１の検出値が第１の定数より大きいか否かを判定する第１の判定手順と、前記第２の検出値が前記第１の定数より大きいか否かを判定する第２の判定手順と、前記第２の検出値が第２の定数と前記第１の検出値との積より大きいか否かを判定する第３の判定手順と、前記第１の判定手順、前記第２の判定手順および前記第３の判定手順の判定結果が全て肯定的判定結果である場合には、血流の方向が逆方向であるものと判定する手順と、前記第１の判定手順、前記第２の判定手順および前記第３の判定手順の判定結果の少なくとも一つが否定的判定結果である場合には、血流の方向が正方向であるものと判定する手順とを実行するものである。
【０００９】
また、本発明の超音波ドップラ血流計は、体外循環血液回路の管内を流れる血液に対して超音波を照射する送信部と、前記超音波が血液によって反射されたエコー信号を受信する受信部とを備えた超音波プローブと、前記超音波プローブからの前記エコー信号を検波して、前記エコー信号の周波数偏移を表すドップラ周波数を示す信号を出力する直交検波部と、前記エコー信号の直交検波信号から血流の方向を検出し、血流の方向に応じて、血流が正方向の場合の前記エコー信号の周波数偏移を表す＋側ドップラ周波数を示す信号と、血流が逆方向の場合の前記エコー信号の周波数偏移を表す−側ドップラ周波数を示す信号とを出力する方向検出部と、前記ドップラ周波数に対応する第１の検出値から血液の流量を演算する流量演算部と、前記第１の検出値、前記−側ドップラ周波数に対応する第２の検出値および前記＋側ドップラ周波数に対応する第３の検出値とから血流の方向を判定する血流方向判定手段とを有し、前記血流方向判定手段は、前記第１の検出値が第１の定数より大きいか否かを判定する第１の判定手順と、前記第２の検出値が前記第１の定数より大きいか否かを判定する第２の判定手順と、前記第２の検出値が前記第３の検出値と第３の定数との和より大きいか否かを判定する第４の判定手順と、前記第１の判定手順、前記第２の判定手順および前記第４の判定手順の判定結果が全て肯定的判定結果である場合には、血流の方向が逆方向であるものと判定する手順と、前記第１の判定手順、前記第２の判定手順および前記第４の判定手順の判定結果の少なくとも一つが否定的判定結果である場合には、血流の方向が正方向であるものと判定する手順とを実行するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の超音波ドップラ血流計１の構成を示す概略図である。超音波ドップラ血流計１は、血流計本体２と、それに接続された超音波プローブ３とからなるものである。超音波プローブ３は、人工心肺装置等の体外循環血液回路を構成するチューブ９に取り付けられている。超音波プローブ３には、送信部３１と受信部３２が設けられており、送信部３１から血液の流れに対して照射された超音波が、その血液中の血球等によって反射され、超音波エコー信号として受信部３２で受信される。
【００１１】
送信部３１から照射される超音波は、発振器２１からの出力信号によって駆動されたものである。受信部３２で受信されたエコー信号には、血流によるドップラ周波数偏移が生じており、この周波数偏移から血液の流速および流量が測定できる。エコー信号は、プリアンプ２３によって増幅され、直交検波器２２に入力される。また、直交検波器２２には、発振器２１からの基準信号として、照射超音波信号と同位相の０°信号、および、９０°位相の異なる９０°信号が入力されている。
【００１２】
直交検波器２２からは、エコー信号の周波数偏移に相当する周波数のドップラ信号が得られる。このとき、２種類の基準信号に対応する２種類のドップラ信号が得られる。２種類のドップラ信号は、増幅器２４によってそれぞれ増幅される。そして、一方がドップラ信号として流量演算部４に入力される。また、増幅器２４から出力された２種類のドップラ信号は、方向検出部２５に入力される。方向検出部２５は、両方のドップラ信号の位相差により、＋側ドップラ信号と−側ドップラ信号に分離して出力する。
【００１３】
この＋側ドップラ信号と−側ドップラ信号とから、血流の方向を判定することができる。血流が正方向（正流）の場合は、ドップラ信号と＋側ドップラ信号の周波数がほぼ等しくなり、−側ドップラ信号の周波数はほぼゼロとなる。これに対して、血流が逆方向（逆流）の場合は、ドップラ信号と−側ドップラ信号の周波数がほぼ等しくなり、＋側ドップラ信号の周波数はほぼゼロとなる。したがって、例えば−側ドップラ信号が定数Ａ（例えば、流量換算で０．３〜０．５［Ｌ/min］）より大きくなると逆流が発生したものと判定することができる。
【００１４】
ただし、単に−側ドップラ信号だけから判定するようにすると、前述のように、電気メス等からの外来ノイズによって、方向検出部２５が誤動作して誤った方向判定を行うことがあり、また、血液の流量が大きくて、かつ、超音波プローブ３のチューブ９への取付不良や超音波プローブ３に性能上の問題がある場合にも誤った方向判定を行うことがあった。本発明は、このような誤った方向判定を減少させるべくなされたものである。
【００１５】
流量演算部４は、ドップラ信号によって血液の流量を演算し、その血流の測定値を表示部５に表示する。また、流量演算部４は、＋側ドップラ信号および−側ドップラ信号により、血流の方向（血液の正流・逆流）を判定する。血液の逆流が発生した場合には、逆流警報（逆流が発生した旨の警報表示）を表示部５に出力する。その逆流警報により、操作者が鉗子等で体外循環血液回路のチューブを挟んで逆流を止める等の処置を行い、その後、遠心ポンプの回転速度を上昇させる等の対策を実施してから鉗子等をチューブから取り外す。これにより、逆流状態から復帰すれば逆流警報は解除される。
【００１６】
図２は、流量演算部４の構成を示すブロック図である。流量演算部４には、種々のデータ処理を行うためのＣＰＵ４０が設けられており、ＣＰＵ４０にはバス４１を介してＲＯＭやＲＡＭ等からなるメモリ４２が接続されている。ＣＰＵ４０は、メモリ４２に記憶されているプログラムおよびデータに従って動作する。メモリ４２には、基本入出力プログラムであるＢＩＯＳや、ドップラ信号から血液の流量を演算する流量演算プログラム４２１や、血流の方向を判定する血流方向判定プログラム４２２や、表示部５に対して文字や画像の表示を行う表示制御プログラム等が記憶されている。
【００１７】
また、流量演算部４には、タイマ回路４３が設けられている。このタイマ回路４３に設定された表示更新周期に従って表示部５の測定データ表示を更新する。さらに、流量演算部４には、文字および画像を表示する表示部５がインターフェース回路４４を介して接続されている。表示部５としてはＣＲＴや液晶表示板等が使用できる。表示部５には、血流の測定データが数値やグラフ等によって表示され、逆流が発生した場合には逆流警報が表示される。また、流量演算部４には、入力インターフェース回路４５が設けられており、この入力インターフェース回路４５を介して、ドップラ信号、＋側ドップラ信号および−側ドップラ信号が入力されている。
【００１８】
このような構成の流量演算部４により、血流の演算および表示、さらに正流・逆流の判定が行われる。図３は、流量演算部４の動作を示すフローチャートである。ここで、表示部の表示更新周期が１秒、ドップラ信号の平均化時間が３秒の場合について説明する。これらの時間は、これ以外に設定してもよいが、表示更新周期は０．２〜１秒程度、ドップラ信号の平均化時間は１〜３秒程度が好ましい。また、平均化処理は必ずしも行わなくてもよい。
【００１９】
流量演算部４は、手順４０１で、タイマ回路４３に設定された表示更新周期が経過したか否かを判断し、前回表示更新から１秒経過していれば手順４０２に進み、１秒経過していなければそのまま待機する。次の手順４０２では、ドップラ信号の周波数のサンプリング値を平均化時間だけ加算して、ドップラ信号を平均化する。ドップラ信号は、例えば５０ミリ秒ごとにサンプリングされており、現在から過去３秒間の期間のサンプリング値が保存されている。この場合は、６０個のサンプリングデータにより平均化処理が行われる。この平均化されたドップラ周波数をｆｄとする。
【００２０】
次に、手順４０３で−側ドップラ信号についても同様に過去３秒間の期間で平均化処理が行われる。この平均化された−側ドップラ周波数をｆｄｎとする。そして、次の手順４０４において、血流方向判定プログラム４２２が呼び出され、血液の正流・逆流の判定が行われる。血流方向判定プログラム４２２の処理手順は、後ほど詳しく説明する。
【００２１】
そして、次の手順４０５では、手順４０４での判定結果によって逆流が発生しているか否かを判断し、逆流が発生していれば手順４０６に進み、逆流が発生していなければ手順４０７に進む。手順４０６では、逆流警報を表示部に出力し、次の手順４０９に進む。
【００２２】
手順４０７では、現在、逆流警報を表示中であるか否かを判断し、逆流警報中であれば手順４０８に進んで逆流警報を解除してから手順４０９に進み、逆流警報中でなければ何もせずに手順４０９にすすむ。次の手順４０９では、ドップラ信号から血液の流量を演算する。そして、次の手順４１０では、新しく演算した血流の測定値を表示部に出力して表示を更新する。そして、手順４０１に戻り以上の手順を繰り返す。
【００２３】
なお、図３のフローチャートは、流量演算プログラム４２１によって実行されている。また、血流方向判定プログラム４２２は、手順４０４で呼び出される。この血流方向判定プログラム４２２の処理手順は、図４または図５に示されている。図４は、血流方向判定プログラム４２２の処理手順を示すフローチャートである。
【００２４】
血流方向判定プログラム４２２が呼び出されると、まず、手順４３１において、手順４０２で求められたドップラ周波数ｆｄと定数Ａとを比較して、ドップラ周波数ｆｄが定数Ａより大きいか否かを判断する。ここで、定数Ａは逆流検出の下限値を示す所定の周波数である。定数Ａは、例えば、流量換算で０．３〜０．５［Ｌ/min］の流量に相当する周波数とするが、小児用ではもっと小さい値に設定される。定数Ａは、このように人工心肺装置や患者の状態に応じて適宜の値に設定される。
【００２５】
手順４３１の判断において、ドップラ周波数ｆｄが定数Ａより大きければ手順４３２に進み、そうでなければ手順４３５に進む。手順４３２では、手順４０３で求められた−側ドップラ周波数ｆｄｎと定数Ａとを比較して、−側ドップラ周波数ｆｄｎが定数Ａより大きいか否かを判断する。−側ドップラ周波数ｆｄｎが定数Ａより大きければ手順４３３に進み、そうでなければ手順４３５に進む。
【００２６】
手順４３３では、−側ドップラ周波数ｆｄｎと、定数Ｂとドップラ周波数ｆｄとの積とを比較して、（ｆｄｎ＞Ｂ・ｆｄ）であるか否かを判断する。（ｆｄｎ＞Ｂ・ｆｄ）であれば手順４３４に進み、そうでなければ手順４３５に進む。ここで、定数Ｂは値が１以下の無次元の正定数であり、血流方向の判定に適した適宜の値（例えば、０．５）に設定される。
【００２７】
手順４３４では、血流の方向が逆流であるものと判定し、その結果をメモリ４２の所定領域に書き込む等の処理をして、次に呼び出し元に戻る。手順４３４の逆流判定がなされるのは、手順４３１，４３２，４３３における判断が、全て肯定的結果（Ｙｅｓ）となる場合である。また、手順４３５では、血流の方向が正流であるものと判定し、その結果をメモリ４２の所定領域に書き込む等の処理をして、次に呼び出し元に戻る。手順４３５の正流判定がなされるのは、手順４３１，４３２，４３３における判断の少なくとも一つが、否定的結果（Ｎｏ）となる場合である。
【００２８】
血流方向の判定を以上のように行うことによって、電気メス等からの外来ノイズに影響されることが著しく少なくなり、方向判定の信頼性を向上させることができた。また、血液の流量が大きくて、かつ、超音波プローブ３のチューブ９への取付不良や超音波プローブ３に性能上の問題がある場合にも、誤った方向判定を行うことが減少し、方向判定の信頼性が向上した。
【００２９】
図５は、血流方向判定プログラム４２２の他の処理手順を示すフローチャートである。血流方向判定プログラム４２２の処理手順として、図４の処理手順に換えて図５の処理手順を実行するようにしてもよい。図５の血流方向判定の処理手順が呼び出されると、まず、手順４４１で＋側ドップラ信号について過去３秒間の期間で平均化処理が行われる。この平均化された＋側ドップラ周波数をｆｄｐとする。
【００３０】
次に、手順４４２において、手順４０２で求められたドップラ周波数ｆｄと定数Ａとを比較して、ドップラ周波数ｆｄが定数Ａより大きいか否かを判断する。ここで、定数Ａは逆流検出の下限値を示す所定の周波数であり、図４のフローチャートで説明したものである。手順４４２の判断において、ドップラ周波数ｆｄが定数Ａより大きければ手順４４３に進み、そうでなければ手順４４６に進む。
【００３１】
手順４４３では、手順４０３で求められた−側ドップラ周波数ｆｄｎと定数Ａとを比較して、−側ドップラ周波数ｆｄｎが定数Ａより大きいか否かを判断する。−側ドップラ周波数ｆｄｎが定数Ａより大きければ手順４４４に進み、そうでなければ手順４４６に進む。
【００３２】
手順４４４では、−側ドップラ周波数ｆｄｎと、手順４４１で求められた＋側ドップラ周波数ｆｄｐと定数Ｃとの和とを比較して、（ｆｄｎ＞ｆｄｐ＋Ｃ）であるか否かを判断する。（ｆｄｎ＞ｆｄｐ＋Ｃ）であれば手順４４５に進み、そうでなければ手順４４６に進む。ここで、定数Ｃは逆流判定の判定条件を調整するための周波数の次元を持つ定数である。定数Ｃは、例えば０．３［Ｌ/min］の流量に相当する周波数に設定される。
【００３３】
手順４４５では、血流の方向が逆流であるものと判定し、その結果をメモリ４２の所定領域に書き込む等の処理をして、次に呼び出し元に戻る。手順４４５の逆流判定がなされるのは、手順４４２，４４３，４４４における判断が、全て肯定的結果（Ｙｅｓ）となる場合である。また、手順４４６では、血流の方向が正流であるものと判定し、その結果をメモリ４２の所定領域に書き込む等の処理をして、次に呼び出し元に戻る。手順４４６の正流判定がなされるのは、手順４４２，４４３，４４４における判断の少なくとも一つが、否定的結果（Ｎｏ）となる場合である。
【００３４】
血流方向の判定を、以上の図５のように行うことによっても、電気メス等からの外来ノイズに影響されることが著しく少なくなり、方向判定の信頼性を向上させることができた。また、血液の流量が大きくて、かつ、超音波プローブ３のチューブ９への取付不良や超音波プローブ３に性能上の問題がある場合にも、誤った方向判定を行うことが減少し、方向判定の信頼性が向上した。
【００３５】
次に、図４または図５のような血流方向の判定を行うことによって、外来ノイズの影響や検出部の性能低下の影響を受けにくくなることを、実例を挙げて説明する。図６は、従来の判定方法と本発明の判定方法の判定結果を比較したものである。図６（ａ）は、血液の流量が比較的小さい場合であって、直交検波器２２の検出信号にノイズが混入した場合の影響を示すものである。正方向の血流はドップラ周波数ｆｄで１０００Ｈｚに相当する速度である。このとき、＋側ドップラ周波数ｆｄｐは９５０Ｈｚ、−側ドップラ周波数ｆｄｎは１０Ｈｚに相当する信号となる。ドップラ周波数ｆｄで５００Ｈｚに相当する逆流が発生すると、＋側ドップラ周波数ｆｄｐは５Ｈｚ、−側ドップラ周波数ｆｄｎは４７５Ｈｚに相当する信号となる。
【００３６】
定数Ａを３００Ｈｚ、定数Ｂを０．５、定数Ｃを２００Ｈｚとすると、（ｆｄ＞Ａ）、（ｆｄｎ＞Ａ）、（ｆｄｎ＞Ｂ・ｆｄ）、（ｆｄｎ＞ｆｄｐ＋Ｃ）の各真偽値は図に示すようになる。従来の判定方法（ｆｄｎ＞Ａの比較のみによって判定するもの）と本発明の図４の判定方法（方法１）および図５の判定方法（方法２）の判定結果を下段３行に示す。ノイズが混入していない状態では、従来の判定方法でも本発明の判定方法でも同一の判定結果となる。
【００３７】
検出値に電気メス等からの外来ノイズが混入した場合は、ノイズの位相がランダムであるため、ｆｄ，ｆｄｐ，ｆｄｎの各検出値にほぼ等しい大きさのノイズ成分が加わることになる。ここでは、４００Ｈｚ相当の大きさのノイズ成分が混入した場合を示しており、正方向および逆方向のｆｄ，ｆｄｐ，ｆｄｎの各検出値に４００Ｈｚ相当のノイズ成分が付加されている。図６（ａ）から、ノイズが混入した場合には、従来の判定方法では、正方向の血流を逆方向であると誤判定してしまうことが分かる。本発明においては、方法１および方法２ともに、このような誤判定は発生せず、正確な判定結果を得ることができる。
【００３８】
図６（ｂ）は、血液の流量が比較的大きい場合であって、超音波プローブ３のチューブ９への取付不良や超音波プローブ３に性能上の問題があり、方向検出部２５の各検出信号の分離が悪い場合の影響を示すものである。正方向の血流はドップラ周波数ｆｄで３５００Ｈｚに相当する速度である。このとき、方向検出部２５の各検出信号の分離が良好な場合には、＋側ドップラ周波数ｆｄｐは３３００Ｈｚ、−側ドップラ周波数ｆｄｎは３５Ｈｚに相当する信号となる。
【００３９】
ドップラ周波数ｆｄで５００Ｈｚに相当する逆流が発生すると、＋側ドップラ周波数ｆｄｐは５Ｈｚ、−側ドップラ周波数ｆｄｎは４７５Ｈｚに相当する信号となる。定数Ａ、定数Ｂ、定数Ｃの値は、図６（ａ）の場合と同一である。各検出信号の分離が良好な場合には、従来の判定方法でも本発明の判定方法でも同一の判定結果となる。
【００４０】
各検出信号の分離が悪い場合には、正流時および逆流時のｆｄ，ｆｄｐ，ｆｄｎの各検出値が図６（ｂ）に示すような値となる。そして、図６（ｂ）から、各検出信号の分離が悪い場合には、従来の判定方法では、正方向の血流を逆方向であると誤判定してしまうことが分かる。本発明においては、方法１および方法２ともに、このような各検出信号の分離が悪い場合であっても、誤判定は発生せず、正確な判定結果を得ることができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したように構成されているので、以下のような効果を奏する。
【００４２】
血流方向の判定を本発明のように行うことにより、電気メス等からの外来ノイズに影響されることが著しく少なくなり、方向判定の信頼性を向上させることができる。また、血液の流量が大きくて、かつ、超音波プローブのチューブへの取付不良や超音波プローブに性能上の問題がある場合にも、誤った方向判定を行うことが減少し、方向判定の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の超音波ドップラ血流計の構成を示す概略図である。
【図２】図２は、流量演算部の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、流量演算部の動作を示すフローチャートである。
【図４】図４は、血流方向判定の手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、血流方向判定の他の手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は、従来の判定方法と本発明の判定方法を比較した図である。
【符号の説明】
１…超音波ドップラ血流計
２…血流計本体
３…超音波プローブ
４…流量演算部
５…表示部
９…チューブ
２１…発振器
２２…直交検波器
２３…プリアンプ
２４…増幅器
２５…方向検出部
３１…送信部
３２…受信部
４０…ＣＰＵ
４１…バス
４２…メモリ
４３…タイマ回路
４４…インターフェース回路
４５…入力インターフェース回路
【図１】
0003691013.tif 000002
【図２】
0003691013.tif 000003
【図３】
0003691013.tif 000004
【図４】
0003691013.tif 000005
【図５】
0003691013.tif 000006
【図６】
0003691013.tif 000007