JPH05237109A - 超音波を使用して少なくとも1つの移動接触面の位置を測定する方法及びその方法を実行する装置 - Google Patents
超音波を使用して少なくとも1つの移動接触面の位置を測定する方法及びその方法を実行する装置Info
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- JPH05237109A JPH05237109A JP4256619A JP25661992A JPH05237109A JP H05237109 A JPH05237109 A JP H05237109A JP 4256619 A JP4256619 A JP 4256619A JP 25661992 A JP25661992 A JP 25661992A JP H05237109 A JPH05237109 A JP H05237109A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 超音波を使用して少なくとも1つの移動壁の
位置を測定する方法とその方法を実行する装置であっ
て、従来の方法の不利点が克服され、移動壁の位置の時
間による変化を監視するときにはいつでも有用であり、
特に、血管の壁の厚さ及び内径を測定するために医療分
野において有用であるものを提供する。 【構成】 本発明の方法には、3つのフェーズがある。
初期化フェーズにおいては、移動接触面による超音波の
反射によって生成されるエコー信号の基本エコーが処理
されて、このエコー信号におけるこれら接触面の位置が
決定される。また、後で同化されるエコー信号の一群の
基本エコーの基準点の時間的位置が同時に追跡され、こ
の群のエコー信号の最新のものにおける接触面の位置が
確認される。同化フェーズにおいては、前記接触面の位
置が追跡される。処理ステージは、記憶されたデータに
関するものである。
位置を測定する方法とその方法を実行する装置であっ
て、従来の方法の不利点が克服され、移動壁の位置の時
間による変化を監視するときにはいつでも有用であり、
特に、血管の壁の厚さ及び内径を測定するために医療分
野において有用であるものを提供する。 【構成】 本発明の方法には、3つのフェーズがある。
初期化フェーズにおいては、移動接触面による超音波の
反射によって生成されるエコー信号の基本エコーが処理
されて、このエコー信号におけるこれら接触面の位置が
決定される。また、後で同化されるエコー信号の一群の
基本エコーの基準点の時間的位置が同時に追跡され、こ
の群のエコー信号の最新のものにおける接触面の位置が
確認される。同化フェーズにおいては、前記接触面の位
置が追跡される。処理ステージは、記憶されたデータに
関するものである。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波を使用して少な
くとも1つの移動壁(mobile wall) の位置を測定する方
法と、この方法を実行する装置と、に関する。
くとも1つの移動壁(mobile wall) の位置を測定する方
法と、この方法を実行する装置と、に関する。
【0002】本発明は、移動壁の位置の時間による変化
を監視することが要望されるときにはいつでも有用であ
り、特に、医療分野において有用である。医療分野の場
合、本発明を使用して、血管の前方壁(anterior wall)
と後方壁(posterior wall)の各接触面の位置の時間によ
る変化を追跡し、血管の各壁の厚さの変化と内径の変化
を時間の関数として決定することが可能である。また、
本発明は、角膜レンズの厚さを測定するのに適用され
る。
を監視することが要望されるときにはいつでも有用であ
り、特に、医療分野において有用である。医療分野の場
合、本発明を使用して、血管の前方壁(anterior wall)
と後方壁(posterior wall)の各接触面の位置の時間によ
る変化を追跡し、血管の各壁の厚さの変化と内径の変化
を時間の関数として決定することが可能である。また、
本発明は、角膜レンズの厚さを測定するのに適用され
る。
【0003】図1は、少なくとも1つの移動壁の変位(d
isplacement)を測定する原理を概略的に例示するもので
ある。この図は、横断面で示される動脈6に対向する被
験物の皮4に置かれた超音波変換器2を示している。変
換器2は、電子回路によって制御され、超音波のインパ
ルス8を送信し、このインパルスの、動脈・組織接触面
又は動脈・血液接触面からの反射により生じるエコーを
受信する。超音波変換器の周波数に依存して、4つの別
個のエコー10,12,14,16、又は、エコー1
0,12の結合とエコー14,16の結合とにそれぞれ
対応する単に2つのエコー、を検出することができる。
isplacement)を測定する原理を概略的に例示するもので
ある。この図は、横断面で示される動脈6に対向する被
験物の皮4に置かれた超音波変換器2を示している。変
換器2は、電子回路によって制御され、超音波のインパ
ルス8を送信し、このインパルスの、動脈・組織接触面
又は動脈・血液接触面からの反射により生じるエコーを
受信する。超音波変換器の周波数に依存して、4つの別
個のエコー10,12,14,16、又は、エコー1
0,12の結合とエコー14,16の結合とにそれぞれ
対応する単に2つのエコー、を検出することができる。
【0004】血液及び組織における音の伝搬速度と同様
に、各接触面の時間的位置(temporal position) を知
り、その間隔を測定することによって、血管6の前方壁
及び後方壁の厚さ及び内径の時間関数として、その変化
を決定することが可能である。
に、各接触面の時間的位置(temporal position) を知
り、その間隔を測定することによって、血管6の前方壁
及び後方壁の厚さ及び内径の時間関数として、その変化
を決定することが可能である。
【0005】図1は略図である。実際には、血管の前方
壁及び後方壁から発するエコーEan t 及びEpostはそれ
ほど単純ではなく、図2に示すようにもっとより複雑な
形状をしている。この変形は、超音波信号は種々の組織
を通過するという事実と、血管の壁と周囲の組織との間
の接触面は明確には定義されないという事実と、から結
果する。
壁及び後方壁から発するエコーEan t 及びEpostはそれ
ほど単純ではなく、図2に示すようにもっとより複雑な
形状をしている。この変形は、超音波信号は種々の組織
を通過するという事実と、血管の壁と周囲の組織との間
の接触面は明確には定義されないという事実と、から結
果する。
【0006】それ故、接触面の位置は、特に医療分野に
おいては、エコー信号の形状から直接的及び自動的に推
測することはできない。
おいては、エコー信号の形状から直接的及び自動的に推
測することはできない。
【0007】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】移動す
る接触面の位置を検出することに関して、いろいろな超
音波方法が知られている。
る接触面の位置を検出することに関して、いろいろな超
音波方法が知られている。
【0008】第1の方法は、ノイズを除去すべくエコー
信号を処理し、接触面による超音波信号の反射から生じ
る信号の部分を実際に単に保持するものである。しかし
ながら、この方法の不利な点は、実時間ベースで実行で
きないことである。通常の計算手段を用いると、エコー
信号の処理が0.1 秒から5秒のオーダを必要とするのに
反して、100Hz の繰り返し周波数の場合、エコー信号の
実時間処理のために利用可能な時間は、0.01秒のオーダ
である。
信号を処理し、接触面による超音波信号の反射から生じ
る信号の部分を実際に単に保持するものである。しかし
ながら、この方法の不利な点は、実時間ベースで実行で
きないことである。通常の計算手段を用いると、エコー
信号の処理が0.1 秒から5秒のオーダを必要とするのに
反して、100Hz の繰り返し周波数の場合、エコー信号の
実時間処理のために利用可能な時間は、0.01秒のオーダ
である。
【0009】それ故、次の2つのステージで処理するこ
とが必要となる。すなわち、第1に、検討されるべきエ
コー信号の群をメモリに実時間で格納し、第2に、これ
らのエコー信号を処理する。この方法は、3つの不利
点、すなわち、大量のメモリを持つ必要があること、エ
コー信号の処理に時間がかかること、及び、集められて
いるデータの実時間チェックがないこと、を有すること
が理解されるであろう。
とが必要となる。すなわち、第1に、検討されるべきエ
コー信号の群をメモリに実時間で格納し、第2に、これ
らのエコー信号を処理する。この方法は、3つの不利
点、すなわち、大量のメモリを持つ必要があること、エ
コー信号の処理に時間がかかること、及び、集められて
いるデータの実時間チェックがないこと、を有すること
が理解されるであろう。
【0010】第2の周知の方法においては、接触面の位
置はマニュアルで決定される。ユーザは、オシロスコー
プ又は他の表示手段でエコー信号を送信し、エコートラ
ッカー(echo tracker)の固定されるべきエコー信号の特
定の点を選択する。それによって、第1の方法の不利点
が克服される。他方、この方法は、接触面の位置に対応
するエコーの特定の点を決定するために、ユーザ側の豊
富な経験を必要とする。実際に、ユーザは、最大振幅の
インパルス又はエコー信号の中央のインパルスのいずれ
かを選択する。しかしながら、選択された点が現実に接
触面の位置に対応することを保証するものは何も存在し
ない。この第2の方法によれば、せいぜい、比較的堅固
な壁の変位を決定することが可能となるだけで、血管の
内径又はその壁の厚さを正確に測定することはできな
い。
置はマニュアルで決定される。ユーザは、オシロスコー
プ又は他の表示手段でエコー信号を送信し、エコートラ
ッカー(echo tracker)の固定されるべきエコー信号の特
定の点を選択する。それによって、第1の方法の不利点
が克服される。他方、この方法は、接触面の位置に対応
するエコーの特定の点を決定するために、ユーザ側の豊
富な経験を必要とする。実際に、ユーザは、最大振幅の
インパルス又はエコー信号の中央のインパルスのいずれ
かを選択する。しかしながら、選択された点が現実に接
触面の位置に対応することを保証するものは何も存在し
ない。この第2の方法によれば、せいぜい、比較的堅固
な壁の変位を決定することが可能となるだけで、血管の
内径又はその壁の厚さを正確に測定することはできな
い。
【0011】本発明の目的は、これら周知の方法の不利
点を克服することである。
点を克服することである。
【0012】
【課題を解決するための手段及び作用】本質的に、本発
明は、初期化フェーズと同化フェーズとからなる。初期
化フェーズにおいては、第1のエコー信号が、この第1
のエコー信号における少なくとも1つの接触面の位置を
決定すべく処理され、また、その後に受信されるエコー
信号の一群の所与の時刻における位置が、この群のエコ
ー信号の内の最新のものの中で該接触面の位置を確かめ
るようにして同時に追跡される。これは、前記第1のエ
コー信号における前記接触面の位置の決定後に起こる。
同化フェーズにおいては、前記接触面の位置が分析され
る。
明は、初期化フェーズと同化フェーズとからなる。初期
化フェーズにおいては、第1のエコー信号が、この第1
のエコー信号における少なくとも1つの接触面の位置を
決定すべく処理され、また、その後に受信されるエコー
信号の一群の所与の時刻における位置が、この群のエコ
ー信号の内の最新のものの中で該接触面の位置を確かめ
るようにして同時に追跡される。これは、前記第1のエ
コー信号における前記接触面の位置の決定後に起こる。
同化フェーズにおいては、前記接触面の位置が分析され
る。
【0013】より正確には、本発明の対象は、超音波を
使用して少なくとも1つの移動接触面の位置を測定する
方法であって、周期的に前記接触面の方へ繰り返し周波
数F r で超音波質問インパルスを放出すること、及び、
前記接触面による前記超音波インパルスの反射から生じ
る少なくとも1つの基本エコーを有するエコー信号を受
信すること、からなるものであるこの方法が、第1の超
音波インパルスのエコー信号の基本エコーの一群の各基
本エコーにおいて基準点を選択すること;前記基本エコ
ーの各々から、この基本エコーを生成する該接触面の所
与の時刻における位置を決定すべく、前記第1の超音波
インパルスの前記エコー信号を処理すること;前記第1
の超音波インパルスの該エコー信号の前記基本エコーの
各々に関し、前記基本エコーの該基準点の位置と前記処
理によって得られた該接触面の時間的位置との間の時間
間隔を計算すること;及び、該処理及び計算の間同時
に、前記第1の超音波インパルスの後の超音波インパル
スからのエコー信号の第1の群の前記基本エコーの各々
の基準点の時間についての位置変化を観測すること;か
らなる初期化ステージと、前記第1の超音波インパルス
の前記エコー信号の後に受信されるエコー信号の第2の
群の前記基本エコーの各々に対応する該接触面の時間的
位置を観測及び記憶することからなる同化フェーズと、
該同化フェーズの間に記憶されたデータの処理ステージ
と、を有する方法を提供することにある。
使用して少なくとも1つの移動接触面の位置を測定する
方法であって、周期的に前記接触面の方へ繰り返し周波
数F r で超音波質問インパルスを放出すること、及び、
前記接触面による前記超音波インパルスの反射から生じ
る少なくとも1つの基本エコーを有するエコー信号を受
信すること、からなるものであるこの方法が、第1の超
音波インパルスのエコー信号の基本エコーの一群の各基
本エコーにおいて基準点を選択すること;前記基本エコ
ーの各々から、この基本エコーを生成する該接触面の所
与の時刻における位置を決定すべく、前記第1の超音波
インパルスの前記エコー信号を処理すること;前記第1
の超音波インパルスの該エコー信号の前記基本エコーの
各々に関し、前記基本エコーの該基準点の位置と前記処
理によって得られた該接触面の時間的位置との間の時間
間隔を計算すること;及び、該処理及び計算の間同時
に、前記第1の超音波インパルスの後の超音波インパル
スからのエコー信号の第1の群の前記基本エコーの各々
の基準点の時間についての位置変化を観測すること;か
らなる初期化ステージと、前記第1の超音波インパルス
の前記エコー信号の後に受信されるエコー信号の第2の
群の前記基本エコーの各々に対応する該接触面の時間的
位置を観測及び記憶することからなる同化フェーズと、
該同化フェーズの間に記憶されたデータの処理ステージ
と、を有する方法を提供することにある。
【0014】また、本発明の対象は、この方法を実行す
る装置を提供することにある。
る装置を提供することにある。
【0015】
【実施例】本発明の特徴及び利点は、添付図面を参照す
ると共に、次の説明からよりよく理解されるであろう。
ただし、この説明は、非限定的な例示として単に与えら
れたものである。
ると共に、次の説明からよりよく理解されるであろう。
ただし、この説明は、非限定的な例示として単に与えら
れたものである。
【0016】図3は、本発明の方法を実行する装置を略
図形式で示す。この装置は、主に、超音波変換器18と
処理デバイス20とを具備する。超音波変換器18は、
超音波信号を送信しかつこの超音波の反射から生じるエ
コーを受信する超音波プローブ22と、超音波プローブ
22を制御する制御回路26と、及び、クロック24
と、を有する。クロック24は、該超音波プローブによ
って放出される質問信号の繰り返し周波数Fr を定義す
る信号Sr を、制御回路26に供給する。
図形式で示す。この装置は、主に、超音波変換器18と
処理デバイス20とを具備する。超音波変換器18は、
超音波信号を送信しかつこの超音波の反射から生じるエ
コーを受信する超音波プローブ22と、超音波プローブ
22を制御する制御回路26と、及び、クロック24
と、を有する。クロック24は、該超音波プローブによ
って放出される質問信号の繰り返し周波数Fr を定義す
る信号Sr を、制御回路26に供給する。
【0017】該制御回路は、超音波プローブ22によっ
て対応する超音波信号に変換される電気インパルスを供
給する送信回路と、該超音波プローブによって受信され
る超音波エコー信号に対応して該超音波プローブによっ
て供給される電気信号を受信する受信回路と、を具備す
る。該制御回路及び該超音波プローブは、通常タイプの
ものである。該超音波インパルスの中央周波数は、意図
する応用面における関数として選択される。それは、例
えば、2MHzから20MHzである。
て対応する超音波信号に変換される電気インパルスを供
給する送信回路と、該超音波プローブによって受信され
る超音波エコー信号に対応して該超音波プローブによっ
て供給される電気信号を受信する受信回路と、を具備す
る。該制御回路及び該超音波プローブは、通常タイプの
ものである。該超音波インパルスの中央周波数は、意図
する応用面における関数として選択される。それは、例
えば、2MHzから20MHzである。
【0018】該制御回路によって供給される電気エコー
信号は、アナログ・デジタル変換器28を通して処理デ
バイス20によって受信される。この変換器には、108
計算/秒まで処理可能なアナログ・デジタル8ビット変
換器である、ソニックス社(SONIX Inc 、米国バージニ
ア州スプリングフィールド)の型名STR 8100という製品
を使用できる。計算デバイス20はエコートラッカーを
有し、これは、送信された超音波信号に関して、エコー
信号の基本エコー(elemental echo)の一群の、各基本エ
コーの時間的位置を追跡(トラッキング)するために、
通常のやり方で使用される。この位置は、最後には、送
信された超音波インパルス上の各基本エコー信号におけ
る遅延となるものであって、超音波プローブと、超音波
インパルスを反射する移動接触面と、の間の距離と共に
変化する。このトラッキングを実行するために、該処理
デバイスのエコートラッカーは、クロック24によって
生成されるクロック信号を受信し、アナログ・デジタル
変換器28に遅延信号を供給して、適当な瞬間における
エコー信号のデジタル化をスタートする。該エコートラ
ッカーは、好適には、デジタル化されたエコー信号の極
値(extremum)の型(正又は負)を検出するものである。
この極値は、移動壁の動きを評価する正確な値ではな
い。これは、2つのサンプリングポイント間の距離が、
c/(2.f) (ここでc=1500m/s は中間にある超音波の速
度、f=100MHzはサンプリング周波数)に等しいためであ
る。エコーの変位に粗雑に追随することができるにすぎ
ない。
信号は、アナログ・デジタル変換器28を通して処理デ
バイス20によって受信される。この変換器には、108
計算/秒まで処理可能なアナログ・デジタル8ビット変
換器である、ソニックス社(SONIX Inc 、米国バージニ
ア州スプリングフィールド)の型名STR 8100という製品
を使用できる。計算デバイス20はエコートラッカーを
有し、これは、送信された超音波信号に関して、エコー
信号の基本エコー(elemental echo)の一群の、各基本エ
コーの時間的位置を追跡(トラッキング)するために、
通常のやり方で使用される。この位置は、最後には、送
信された超音波インパルス上の各基本エコー信号におけ
る遅延となるものであって、超音波プローブと、超音波
インパルスを反射する移動接触面と、の間の距離と共に
変化する。このトラッキングを実行するために、該処理
デバイスのエコートラッカーは、クロック24によって
生成されるクロック信号を受信し、アナログ・デジタル
変換器28に遅延信号を供給して、適当な瞬間における
エコー信号のデジタル化をスタートする。該エコートラ
ッカーは、好適には、デジタル化されたエコー信号の極
値(extremum)の型(正又は負)を検出するものである。
この極値は、移動壁の動きを評価する正確な値ではな
い。これは、2つのサンプリングポイント間の距離が、
c/(2.f) (ここでc=1500m/s は中間にある超音波の速
度、f=100MHzはサンプリング周波数)に等しいためであ
る。エコーの変位に粗雑に追随することができるにすぎ
ない。
【0019】代わりに、エコートラッカーは、欧州特許
公開第 337,297号及び第 356,629号に述べられているよ
うなクロスオーバ検出型(crossover detection type)の
もので可能であろう。
公開第 337,297号及び第 356,629号に述べられているよ
うなクロスオーバ検出型(crossover detection type)の
もので可能であろう。
【0020】処理デバイス20は、本発明の測定プロセ
スを実行する。これをするために、処理デバイス20
は、主な構成要素として、処理手段30と記憶手段32
とを持つ。この処理手段は、好適には、80X86又は
680X0型プロセッサを有するパーソナルコンピュー
タである。表示手段34、印刷手段36及び入出力回路
38のような、いろいろな周辺装置を追加することがで
きる。この入出力回路38は、特に、クロック24に接
続されて、計算デバイスからクロック信号の繰り返し周
波数Fr を制御可能である。それはまた、血圧と血液速
度を測定するために、血圧計、プレシスモグラフ(pleth
ysmograph)又はドップラーセンサ(Dopplersensor)のよ
うな他の測定装置を同期させるために働く。
スを実行する。これをするために、処理デバイス20
は、主な構成要素として、処理手段30と記憶手段32
とを持つ。この処理手段は、好適には、80X86又は
680X0型プロセッサを有するパーソナルコンピュー
タである。表示手段34、印刷手段36及び入出力回路
38のような、いろいろな周辺装置を追加することがで
きる。この入出力回路38は、特に、クロック24に接
続されて、計算デバイスからクロック信号の繰り返し周
波数Fr を制御可能である。それはまた、血圧と血液速
度を測定するために、血圧計、プレシスモグラフ(pleth
ysmograph)又はドップラーセンサ(Dopplersensor)のよ
うな他の測定装置を同期させるために働く。
【0021】本装置は、第2の超音波センサと第2の制
御回路とを具備してもよい。この第2の制御回路は、ク
ロック24の信号Sr を受信するものである。この場
合、アナログ・デジタル変換器28は、該2つのセンサ
によって交互に受信されるエコー信号を処理する。これ
らのエコー信号は同期しているため、それから周知の方
法でパルス波速度を演繹することが可能である。これ
は、IEEE医療・生理部会の第12回年次国際会議
(1990年11月14日ペンシルベニア州フィラデル
フィア)の会報に公開された、Y.ターディ(Tardy) ら
による論文「アセスメント・オブ・ザ・トゥルー・パル
スウェーブ・ベロシティ・オーバ・ザ・フィジオロジカ
ル・プレッシャー・レンジ(Assessment of the true pu
lse-wave velocity over the physiological pressure
range)」に明白に述べられている。
御回路とを具備してもよい。この第2の制御回路は、ク
ロック24の信号Sr を受信するものである。この場
合、アナログ・デジタル変換器28は、該2つのセンサ
によって交互に受信されるエコー信号を処理する。これ
らのエコー信号は同期しているため、それから周知の方
法でパルス波速度を演繹することが可能である。これ
は、IEEE医療・生理部会の第12回年次国際会議
(1990年11月14日ペンシルベニア州フィラデル
フィア)の会報に公開された、Y.ターディ(Tardy) ら
による論文「アセスメント・オブ・ザ・トゥルー・パル
スウェーブ・ベロシティ・オーバ・ザ・フィジオロジカ
ル・プレッシャー・レンジ(Assessment of the true pu
lse-wave velocity over the physiological pressure
range)」に明白に述べられている。
【0022】次に、本発明の、超音波を使用する測定方
法の一実施例を、図4から図10を参照して説明する。
法の一実施例を、図4から図10を参照して説明する。
【0023】測定そのものを開始する前に、ユーザは、
繰り返し周波数Fr のような本装置のパラメータと、セ
ンサのパラメータすなわち超音波インパルスの中央周波
数と、を選択する。これらのパラメータは、また、ユー
ザによって選ばれたアプリケーションの関数として、処
理デバイス20によって自動的に選択されうるであろ
う。一例として、血管壁の内径と厚さを測定する場合、
周波数Fr は2000Hzのオーダであり、超音波イン
パルスの中央周波数は、放射状の動脈の測定に関し10
MHzのオーダで、頸動脈の測定に関し4MHzのオー
ダである。本装置のアナログ・デジタル変換器28へ送
信される遅延の時間は、また、手動又は自動的に調節さ
れるので、エコートラッカーは、各エコーを正確に追跡
する。その時からずっと、エコートラッカーは、自動的
に作動する。それからユーザは、血管の接触面の位置の
測定へと進み、処理デバイス20を使用する本発明の測
定プロセスを実行する。
繰り返し周波数Fr のような本装置のパラメータと、セ
ンサのパラメータすなわち超音波インパルスの中央周波
数と、を選択する。これらのパラメータは、また、ユー
ザによって選ばれたアプリケーションの関数として、処
理デバイス20によって自動的に選択されうるであろ
う。一例として、血管壁の内径と厚さを測定する場合、
周波数Fr は2000Hzのオーダであり、超音波イン
パルスの中央周波数は、放射状の動脈の測定に関し10
MHzのオーダで、頸動脈の測定に関し4MHzのオー
ダである。本装置のアナログ・デジタル変換器28へ送
信される遅延の時間は、また、手動又は自動的に調節さ
れるので、エコートラッカーは、各エコーを正確に追跡
する。その時からずっと、エコートラッカーは、自動的
に作動する。それからユーザは、血管の接触面の位置の
測定へと進み、処理デバイス20を使用する本発明の測
定プロセスを実行する。
【0024】この測定プロセスは、3つのステージ、す
なわち初期化ステージ(A),同化ステージ(B)及び
処理ステージ(C)、に分割可能である。
なわち初期化ステージ(A),同化ステージ(B)及び
処理ステージ(C)、に分割可能である。
【0025】初期化ステージ(A)は、第1のエコー信
号の各基本エコーを誘発する移動接触面の時間的位置を
決定することにある。この目的のため、超音波インパル
スによって生成されるエコー信号E0 は、アナログ・デ
ジタル変換器28によってデジタル化され、そして、1
つの移動壁からの超音波インパルスの反射に各々対応す
る基本エコーEe0,1 ,Ee0,2 ,…,Ee0,n は、記
憶手段32に格納される(オペレーション40)。実際
に、血管の前方壁Eant,0 及び後方壁Epost,0の各エコ
ーに対応する、エコー信号の各部分が記憶される。これ
らのエコーの各々は1つ又はいくつかの基本エコーを持
つことができ、それらは該信号の処理後に表示される。
血管の場合、各超音波インパルスは通常4つの基本エコ
ーを生成し、これらの基本エコーのうちの2つは前方壁
によって生成される一方、他の2つの基本エコーは後方
壁によって生成される。
号の各基本エコーを誘発する移動接触面の時間的位置を
決定することにある。この目的のため、超音波インパル
スによって生成されるエコー信号E0 は、アナログ・デ
ジタル変換器28によってデジタル化され、そして、1
つの移動壁からの超音波インパルスの反射に各々対応す
る基本エコーEe0,1 ,Ee0,2 ,…,Ee0,n は、記
憶手段32に格納される(オペレーション40)。実際
に、血管の前方壁Eant,0 及び後方壁Epost,0の各エコ
ーに対応する、エコー信号の各部分が記憶される。これ
らのエコーの各々は1つ又はいくつかの基本エコーを持
つことができ、それらは該信号の処理後に表示される。
血管の場合、各超音波インパルスは通常4つの基本エコ
ーを生成し、これらの基本エコーのうちの2つは前方壁
によって生成される一方、他の2つの基本エコーは後方
壁によって生成される。
【0026】次いで、処理デバイス20は、各基本エコ
ーの時間的位置を識別すべく設定される基準点を、各基
本エコーから選択する(オペレーション42と図7)。
これらの基準点Z0,i (0≦i≦m)は、好適には、基
本エコーの最大振幅インパルス又は中央インパルスのよ
うな、各基本エコーの突出した点である。2つの基本エ
コーが時間の関数と同じ方法で移動する時、単一の基準
点を使用して、これら2つの基本エコーの時間位置をマ
ークすることが可能となる。これは、特に、基本エコー
がそれぞれ血管の前方壁と後方壁とによって生成される
場合である。それ故この場合には、図7と図8に示すよ
うに、エコーEant,0 及びEpost,0それぞれの基本エコ
ーの群に関してそれぞれ単一の基準点Z0,1 及びZ0,2
を選択することが可能になる。
ーの時間的位置を識別すべく設定される基準点を、各基
本エコーから選択する(オペレーション42と図7)。
これらの基準点Z0,i (0≦i≦m)は、好適には、基
本エコーの最大振幅インパルス又は中央インパルスのよ
うな、各基本エコーの突出した点である。2つの基本エ
コーが時間の関数と同じ方法で移動する時、単一の基準
点を使用して、これら2つの基本エコーの時間位置をマ
ークすることが可能となる。これは、特に、基本エコー
がそれぞれ血管の前方壁と後方壁とによって生成される
場合である。それ故この場合には、図7と図8に示すよ
うに、エコーEant,0 及びEpost,0それぞれの基本エコ
ーの群に関してそれぞれ単一の基準点Z0,1 及びZ0,2
を選択することが可能になる。
【0027】次いで、前記第1のエコー信号において選
択された基本エコーの一群の各基本エコーに対応する移
動接触面の時間的位置が、該デジタル化されかつ記憶さ
れた基本エコー信号から決定される。この決定は、該デ
ジタル化信号を処理することによって、ノイズをそれか
ら除去し、かくして、移動接触面による超音波インパル
スの反射による合成インパルスを抽出することにある。
この処理の時間はこの普通の処理手段を用いて数秒のオ
ーダであるが、その間、基本エコーの位置を追跡し続け
る必要がある。このため、これら2つの仕事を同時に実
行できるか、あるいは処理の周期的中断によって続行す
ることのできる、計算手段を使用することによって、基
本エコーの変位に追随する必要がある。図4〜図6に示
すのは、この第2の方法である。
択された基本エコーの一群の各基本エコーに対応する移
動接触面の時間的位置が、該デジタル化されかつ記憶さ
れた基本エコー信号から決定される。この決定は、該デ
ジタル化信号を処理することによって、ノイズをそれか
ら除去し、かくして、移動接触面による超音波インパル
スの反射による合成インパルスを抽出することにある。
この処理の時間はこの普通の処理手段を用いて数秒のオ
ーダであるが、その間、基本エコーの位置を追跡し続け
る必要がある。このため、これら2つの仕事を同時に実
行できるか、あるいは処理の周期的中断によって続行す
ることのできる、計算手段を使用することによって、基
本エコーの変位に追随する必要がある。図4〜図6に示
すのは、この第2の方法である。
【0028】移動接触面上の超音波インパルスの反射に
よって生成されるエコーから移動接触面の位置を決定す
るのに、いろいろな処理方法が知られている。一例とし
て、欧州特許公開第 409,054号に述べられている処理方
法を使用することが可能である。
よって生成されるエコーから移動接触面の位置を決定す
るのに、いろいろな処理方法が知られている。一例とし
て、欧州特許公開第 409,054号に述べられている処理方
法を使用することが可能である。
【0029】処理オペレーション46によって、各基本
エコーから、対応する移動接触面の時間的位置P0,j を
マークするインパルスを得ることが可能となる(図8参
照)。ここに示す例では、血管の前方壁のエコーE
ant,0 においては3つの接触面が検出されているが(こ
れらはそれぞれ組織・管(tissue-vessel) 接触面、管内
部接触面及び管・血液(vessel-blood)接触面である)、
血管の後方壁のエコーEpo st,0においては単一の接触面
が見えるだけである。次いで、計算デバイスは、エコー
E0 の各基本エコーEe0,j に関してこれらの時間的位
置P0,j を記憶する処理に進み(オペレーション4
8)、そして、基準点の時間的位置Z0,i と接触面の時
間的位置P0,J との間の時間間隔 0,jを計算する(オペ
レーション50)。この間隔は、連続する基本エコー
が、連続する超音波インパルスに応じて同じ移動接触面
によって生成されるため同じままである。注目すべきこ
とに、エコーEant,0 の所与の位置に追随すべく選択さ
れた基準点Z0,1 は、いかなる移動接触面にも対応しな
いが、エコーEpost,0の所与の位置に追随すべく選択さ
れた基準点Z0,2 は、検出された移動接触面の位置に偶
然対応する。
エコーから、対応する移動接触面の時間的位置P0,j を
マークするインパルスを得ることが可能となる(図8参
照)。ここに示す例では、血管の前方壁のエコーE
ant,0 においては3つの接触面が検出されているが(こ
れらはそれぞれ組織・管(tissue-vessel) 接触面、管内
部接触面及び管・血液(vessel-blood)接触面である)、
血管の後方壁のエコーEpo st,0においては単一の接触面
が見えるだけである。次いで、計算デバイスは、エコー
E0 の各基本エコーEe0,j に関してこれらの時間的位
置P0,j を記憶する処理に進み(オペレーション4
8)、そして、基準点の時間的位置Z0,i と接触面の時
間的位置P0,J との間の時間間隔 0,jを計算する(オペ
レーション50)。この間隔は、連続する基本エコー
が、連続する超音波インパルスに応じて同じ移動接触面
によって生成されるため同じままである。注目すべきこ
とに、エコーEant,0 の所与の位置に追随すべく選択さ
れた基準点Z0,1 は、いかなる移動接触面にも対応しな
いが、エコーEpost,0の所与の位置に追随すべく選択さ
れた基準点Z0,2 は、検出された移動接触面の位置に偶
然対応する。
【0030】各基本エコーに関して時間間隔を知ること
によって、濾波されてない基本エコー信号において、基
準点の位置から移動接触面の位置をマークするインパル
スを決定することが可能となる。これによって、対応す
るインパルス上のエコートラッカーを、各移動接触面の
有効位置に再配置できる(オペレーション52)。ま
た、各エコートラッカーを各基本エコーの基準点に固定
し続けることが可能となる。そして、各移動接触面の位
置が、時間間隔と共にただちにそれから演繹可能である
ことが理解される。
によって、濾波されてない基本エコー信号において、基
準点の位置から移動接触面の位置をマークするインパル
スを決定することが可能となる。これによって、対応す
るインパルス上のエコートラッカーを、各移動接触面の
有効位置に再配置できる(オペレーション52)。ま
た、各エコートラッカーを各基本エコーの基準点に固定
し続けることが可能となる。そして、各移動接触面の位
置が、時間間隔と共にただちにそれから演繹可能である
ことが理解される。
【0031】オペレーション46から52の間、計算デ
バイスによってもたらされる処理は、基本エコーの変位
の追跡を可能とすべく、周期的に割り込まれなければな
らない。オペレーション44と54は、計算デバイスを
それぞれ「割り込み認可」モードと「割り込み禁止」モ
ードとに置く。
バイスによってもたらされる処理は、基本エコーの変位
の追跡を可能とすべく、周期的に割り込まれなければな
らない。オペレーション44と54は、計算デバイスを
それぞれ「割り込み認可」モードと「割り込み禁止」モ
ードとに置く。
【0032】エコーの追跡を保証するのに十分な周波数
にて処理は割り込まれる。この割り込み周波数Fi は、
各壁の変位の最大速度と超音波質問インパルスの周波数
Frとに依存する。また、処理があまりにも頻繁に割り
込まれないように、この割り込み周波数Fi があまり高
くはならないことが必要である。血管における測定の場
合、数百ヘルツの割り込み周波数Fi が使用されてもよ
い。割り込み信号は、好適には、クロック24によって
供給される繰り返し信号を分割することで得られるであ
ろう。次いで、エコートラッカーは、超音波インパルス
のエコー信号を繰り返し周波数Fr と割り込み周波数F
i との比Kで受信する。
にて処理は割り込まれる。この割り込み周波数Fi は、
各壁の変位の最大速度と超音波質問インパルスの周波数
Frとに依存する。また、処理があまりにも頻繁に割り
込まれないように、この割り込み周波数Fi があまり高
くはならないことが必要である。血管における測定の場
合、数百ヘルツの割り込み周波数Fi が使用されてもよ
い。割り込み信号は、好適には、クロック24によって
供給される繰り返し信号を分割することで得られるであ
ろう。次いで、エコートラッカーは、超音波インパルス
のエコー信号を繰り返し周波数Fr と割り込み周波数F
i との比Kで受信する。
【0033】この割り込み処理は、オペレーション56
とオペレーション58とを具備する。オペレーション5
6は、割り込み信号後に受信される第1のエコー信号E
c の基本エコーEec,j の基準点Zc,i の時間的位置を
決定するものである。すなわち、割り込み信号後に受信
されるエコー信号Ec と、前のエコー信号Ec-1 と、の
間の各基準点の変位を測定することと結局同じことであ
る。オペレーション58は、最後の割り込み信号以後、
各基本エコーの変位dc,1 ,dc,2 の関数としてエコー
追随ウインドウを再計算するものである(図9参照)。
これらのオペレーションは超音波を使用する移動壁の位
置の測定の分野において通常のものであるため、ここで
さらに詳細に説明する必要はない。
とオペレーション58とを具備する。オペレーション5
6は、割り込み信号後に受信される第1のエコー信号E
c の基本エコーEec,j の基準点Zc,i の時間的位置を
決定するものである。すなわち、割り込み信号後に受信
されるエコー信号Ec と、前のエコー信号Ec-1 と、の
間の各基準点の変位を測定することと結局同じことであ
る。オペレーション58は、最後の割り込み信号以後、
各基本エコーの変位dc,1 ,dc,2 の関数としてエコー
追随ウインドウを再計算するものである(図9参照)。
これらのオペレーションは超音波を使用する移動壁の位
置の測定の分野において通常のものであるため、ここで
さらに詳細に説明する必要はない。
【0034】今説明した初期化ステージには、組立ステ
ージ(B)が続く。このステージはオペレーション60
を具備し、これは、前記第1のエコー信号において選択
された基本エコーの前記群の各移動接触面の時間的位置
を追跡することからなる。これを実行するために、エコ
ートラッカーによって指示される位置P1 が記録され、
次いで、二次補間(quadratic interpolation) が、隣接
するサンプリング点について実行される。これは、(サ
ンプリング周波数が100MHzの場合)0.5mのオーダの精度
を与える。これらの位置は、所与の超音波の群に関して
記憶される。この組立は、好適には、初期化ステージの
終了後に受信された超音波インパルスの一群上で実行さ
れる。それにもかかわらず、超音波インパルスの異なる
一群を選択すること、及び、例えば、初期化ステージ中
の割り込み信号に応じて記憶された超音波インパルスの
いくつか又は全てを同化ステージのために保持するこ
と、は可能である。
ージ(B)が続く。このステージはオペレーション60
を具備し、これは、前記第1のエコー信号において選択
された基本エコーの前記群の各移動接触面の時間的位置
を追跡することからなる。これを実行するために、エコ
ートラッカーによって指示される位置P1 が記録され、
次いで、二次補間(quadratic interpolation) が、隣接
するサンプリング点について実行される。これは、(サ
ンプリング周波数が100MHzの場合)0.5mのオーダの精度
を与える。これらの位置は、所与の超音波の群に関して
記憶される。この組立は、好適には、初期化ステージの
終了後に受信された超音波インパルスの一群上で実行さ
れる。それにもかかわらず、超音波インパルスの異なる
一群を選択すること、及び、例えば、初期化ステージ中
の割り込み信号に応じて記憶された超音波インパルスの
いくつか又は全てを同化ステージのために保持するこ
と、は可能である。
【0035】通常のやり方では、分解能(resolution)を
増大させるために、第1の周波数(実際には、この第1
の周波数は単に繰り返し周波数Fr である)にて超音波
を組み立て、そして、第1の周波数の約数(sub-multipl
e)である第2の周波数にて、超音波又は少なくとも各移
動接触面の位置を単に記憶することが有利である。な
お、この記憶される各移動接触面の位置は、最後のp個
の超音波の間に記録される各位置の平均値に等しく、こ
こでpは、第1の周波数と第2の周波数との比である。
かくして、接触面の位置の精度は、係数√pによって増
大せしめられる。
増大させるために、第1の周波数(実際には、この第1
の周波数は単に繰り返し周波数Fr である)にて超音波
を組み立て、そして、第1の周波数の約数(sub-multipl
e)である第2の周波数にて、超音波又は少なくとも各移
動接触面の位置を単に記憶することが有利である。な
お、この記憶される各移動接触面の位置は、最後のp個
の超音波の間に記録される各位置の平均値に等しく、こ
こでpは、第1の周波数と第2の周波数との比である。
かくして、接触面の位置の精度は、係数√pによって増
大せしめられる。
【0036】各基本エコーEe1,j に関係するデータの
記憶に関して、移動接触面の時間的位置P1,j 又は基準
点の時間的位置Z1,i を選択することが可能であり、各
基本エコーに関して、これら2つの位置間の間隔は、一
定であり、オペレーション50中に決定される距離0,j
に等しい(図10参照)。同様に、オペレーション52
に関して以上に示したように、エコートラッカーは、基
準点の位置又は移動接触面の位置のいずれかに固定する
ことが可能である。
記憶に関して、移動接触面の時間的位置P1,j 又は基準
点の時間的位置Z1,i を選択することが可能であり、各
基本エコーに関して、これら2つの位置間の間隔は、一
定であり、オペレーション50中に決定される距離0,j
に等しい(図10参照)。同様に、オペレーション52
に関して以上に示したように、エコートラッカーは、基
準点の位置又は移動接触面の位置のいずれかに固定する
ことが可能である。
【0037】記憶されるデータの量は、処理デバイス2
0における利用可能なメモリと、組立ステージに与えら
れた時間と、に依存する。
0における利用可能なメモリと、組立ステージに与えら
れた時間と、に依存する。
【0038】実行されずに残っているのは、ユーザの要
求に従って記憶されたデータを処理することだけである
(オペレーション62)。この処理(C)は、時間の関
数として血管の壁の厚さと内径を計算し視覚化するこ
と、及び、血管のコンプライアンス(compliance)のよう
な他の生理学上のパラメータを演繹すること、にある。
この演繹は、内径に関係するデータを、異なる測定装置
を使用して得られる血液の流れに関係するデータ、例え
ば本発明に関連してもたらされる測定位置における血圧
のデータ、と結合することによる。
求に従って記憶されたデータを処理することだけである
(オペレーション62)。この処理(C)は、時間の関
数として血管の壁の厚さと内径を計算し視覚化するこ
と、及び、血管のコンプライアンス(compliance)のよう
な他の生理学上のパラメータを演繹すること、にある。
この演繹は、内径に関係するデータを、異なる測定装置
を使用して得られる血液の流れに関係するデータ、例え
ば本発明に関連してもたらされる測定位置における血圧
のデータ、と結合することによる。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の方法の不利点が克服され、移動壁の位置の時間に
よる変化を監視することが要望されるときにはいつでも
有用であり、特に、医療分野において有用である、超音
波を使用して少なくとも1つの移動壁の位置を測定する
方法とその方法を実行する装置とが提供される。
従来の方法の不利点が克服され、移動壁の位置の時間に
よる変化を監視することが要望されるときにはいつでも
有用であり、特に、医療分野において有用である、超音
波を使用して少なくとも1つの移動壁の位置を測定する
方法とその方法を実行する装置とが提供される。
【図1】血管の前方壁と後方壁の接触面位置の超音波測
定についての原理を示す図である。
定についての原理を示す図である。
【図2】組織と血管の壁との接触面により生成される基
本エコーの時間的形状を示す図である。
本エコーの時間的形状を示す図である。
【図3】本発明の方法を実行する装置を概略的に示す図
である。
である。
【図4】本発明の主プロセスの構成図である。
【図5】本発明の主プロセスの構成図である。
【図6】割り込みプロセスの構成図である。
【図7】本発明の方法の作動を示すエコー信号の構成図
である。
である。
【図8】本発明の方法の作動を示すエコー信号の構成図
である。
である。
【図9】本発明の方法の作動を示すエコー信号の構成図
である。
である。
【図10】本発明の方法の作動を示すエコー信号の構成
図である。
図である。
2…超音波変換器 4…皮 6…動脈 8…超音波インパルス 10,12,14,16…エコー 18…超音波変換器 20…処理デバイス 22…超音波プローブ 24…クロック 26…制御回路 28…アナログ・デジタル変換器 30…処理手段 32…記憶手段 34…表示手段 36…印刷手段 38…入出力回路
Claims (13)
- 【請求項1】 少なくとも1つの移動接触面の位置を超
音波工学的に測定する方法であって、前記接触面の方へ
周期的に繰り返し周波数Fr で超音波質問インパルスを
送信すること、及び、前記接触面による前記超音波イン
パルスの反射から生じる少なくとも1つの基本エコーを
有するエコー信号を受信すること、からなるものである
前記方法が、 第1の超音波インパルスのエコー信号の基本エコーの一
群の各基本エコーにおいて基準点を選択すること;前記
基本エコーの各々に関し、この基本エコーを生成した該
接触面の時間的位置を決定すべく、前記第1の超音波イ
ンパルスの前記エコー信号を処理すること;前記第1の
超音波インパルスの該エコー信号の前記基本エコーの各
々に関し、前記基本エコーの該基準点の位置と前記処理
によって得られた該接触面の位置との間の時間間隔を計
算すること;及び、該処理及び計算の間同時に、前記第
1の超音波インパルスの後の超音波インパルスのエコー
信号の第1の群の前記基本エコーの各々の基準点の時間
的位置を追跡すること;からなる初期化ステージと、 前記第1の超音波インパルスの該エコー信号の後に捕捉
されるエコー信号の第2の群の前記基本エコーの各々に
対応する該接触面の時間的位置を追跡及び記憶すること
からなる同化フェーズと、 該同化フェーズの間に記憶されたデータの処理ステージ
と、 を具備することを特徴とする方法。 - 【請求項2】 基本エコーの最大振幅のインパルスがこ
の基本エコーの基準点として選択される、請求項1記載
の方法。 - 【請求項3】 基本エコーの中央のインパルスがこの基
本エコーの基準点として選択される、請求項1記載の方
法。 - 【請求項4】 該初期化フェーズの間追跡されるエコー
信号の群は、繰り返し周波数Fr で受信されるエコー信
号の群の正確な副群である、請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 血管の1つの直径を追跡する超音波を放
出することによって、血管の前方壁及び後方壁の外部接
触面及び内部接触面の位置を測定するための請求項4記
載の方法において、該初期化フェーズの間、1つの同一
の基準点が、該壁の外部接触面及び内部接触面の位置を
追跡するために選択される方法。 - 【請求項6】 該初期化フェーズが完了した時、追跡さ
れた最新のエコー信号の前記基本エコーの各々に対応す
る該接触面の時間的位置が、前記基本エコーの各々の基
準点の時間的位置から計算された時間間隔から減算さ
れ、かつ、同化されたエコー信号の第2の群が、該同化
ステージの間前記最新エコー信号に続く、請求項1記載
の方法。 - 【請求項7】 該第2の群のエコー信号の少なくとも一
部が、該第1の群のエコー信号からなる、請求項1記載
の方法。 - 【請求項8】 請求項1記載の方法を実行するための、
少なくとも1つの移動接触面の位置を超音波を使用して
測定する装置であって、前記接触面の方へ周期的に繰り
返し周波数Fr の超音波質問インパルスを放出するため
に、及び、前記接触面上で前記超音波インパルスの反射
より生じる少なくとも1つの基本エコーを有するエコー
信号を受信するために、超音波変換器を具備し、該初期
化ステージ及び処理ステージを実行するべく設計された
処理手段及び記憶手段を具備する装置。 - 【請求項9】 該超音波変換器は、エミッタ・レシーバ
型の超音波プローブと、前記超音波プローブ用の制御回
路と、及び、該超音波インパルスの放出を制御するクロ
ックと、を具備し、前記制御回路は、該超音波プローブ
によって受信された超音波エコー信号を表示する電気信
号を前記処理手段に供給するものである、請求項8記載
の装置。 - 【請求項10】 該制御回路と該処理手段との間にアナ
ログ・デジタル変換器を具備する、請求項8記載の装
置。 - 【請求項11】 該処理手段は、割り込み回路から割り
込み信号を受信する割り込み入力を有し、前記割り込み
後ただちに受信されるエコー信号の各基本エコーの基準
点の時間的位置を記憶すべく、処理中のオペレーション
をその時中断する、請求項8記載の装置。 - 【請求項12】 前記割り込み回路はクロックであり、
前記クロックによって供給される信号の周波数は繰り返
し周波数Fr の約数である、請求項11記載の装置。 - 【請求項13】 記憶されたデータと前記処理ステージ
の結果とを与える手段を具備する、請求項8記載の装
置。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| CH02871/91-2 | 1991-09-27 | ||
| CH2871/91A CH685420A5 (fr) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | Procédé de mesure par ultrasons de la position d'au moins une paroi mobile et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05237109A true JPH05237109A (ja) | 1993-09-17 |
Family
ID=4243456
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| JP4256619A Pending JPH05237109A (ja) | 1991-09-27 | 1992-09-25 | 超音波を使用して少なくとも1つの移動接触面の位置を測定する方法及びその方法を実行する装置 |
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| CH (1) | CH685420A5 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007195662A (ja) * | 2006-01-25 | 2007-08-09 | Yunekusu:Kk | 生体内管状体の内腔径測定装置 |
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| FR2632733B1 (fr) * | 1988-06-13 | 1991-01-11 | Asulab Sa | Suiveur d'echo pour appareil de mesure par ultrasons de la position d'une paroi mobile |
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- 1992-09-25 JP JP4256619A patent/JPH05237109A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2007195662A (ja) * | 2006-01-25 | 2007-08-09 | Yunekusu:Kk | 生体内管状体の内腔径測定装置 |
Also Published As
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|---|---|
| CA2077833A1 (en) | 1993-03-28 |
| US5297552A (en) | 1994-03-29 |
| CH685420A5 (fr) | 1995-07-14 |
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