カテ-テル型超音波ドプラ血流計の計測精度の流体力学的解析と最適計測条件に関する検討

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01571241
• Research Institution: Kawasaki College of Allied Health Professions
• Principal Investigator: 鍵山 光庸 川崎医療短期大学, 医用電子技術科, 講師 (60204335)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 梶谷 文彦 川崎医療短期大学, 医用電子技術科, 教授 (70029114) ; 三戸 恵一郎 川崎医療短期大学, 医用電子技術科, 助教授 (40078027) ; 軸屋 和明 川崎医療短期大学, 医用電子技術科, 講師 (90206350)
• Keywords: 超音波血流計 / ドプラ-カテ-テル / 計測精度 / 数値流体力学

Research Abstract

カテ-テル型20MHz超音波パルスドプラ血流計は、ヒト冠動脈血流のオンライン連続計測や、冠予備能の評価などに広く臨床応用されているが、その計測値は実際の流速よりかなり低い値を示すように思われる。そこで、本研究ではモデル流路実験や数値流体力学的手法によりカテ-テル先端の流れを調べることにより、実際の流速と計測値との関係を定量的に検討した。モデル流路実験はタ-ンテ-ブル実験とモデルチュ-ブ実験とを実施した。タ-ンテ-ブル実験では、冠動脈内の血流を計測しようとする場合のようにカテ-テルを血流に沿う方向(Away方向)に挿入した場合、タ-ンテ-ブルの回転速度から定まる流速の設定値よりも35ー48%低い計測値が得られたが、それにもかかわらず両者の間には良好な直線関係が存在することが見出された。モデルチュ-ブ実験では、アクリル管(内径7mm)内にカテ-テルをAway方向に挿入した場合のカテ-テルの先端から末梢に至る流速プロファイルの変化を、管外から高周波80チャネル超音波パルスドプラ血流計で計測し、カテ-テル先端から管径の3ー4倍末梢まで流速プロファイルは中心部の流速がカテ-テル挿入前の流速より低くなるM型のプロファイルになることを観測した。次に、数値流体力学的手法によってカテ-テル先端の流速分布を解析した。カテ-テルが挿入された円筒型剛体管を流れる流体の運動方程式を数値的に解くと、カテ-テル先端近傍でM型の流速プロファイルになり、カテ-テル型流速計の計測値が実際の速度よりも低い値を示すのは流体力学的な原因によることが示された。また、速度の値を種々に変えて数値計算を行い、流路の中心軸上の流速を計測する場合、計測値は実際の速度よりも低くなるにもかかわらず、両者の間に近似的に線形性が成立することが示された。

Research Products

• [Publications] 忠岡 信一郎: "ドプラカテ-テルを用いた冠血流計測の問題点と臨床応用" 医用電子と生体工学. 27. 385-385 (1989)
• [Publications] 鍵山 光庸: "超音波パルスドプラ血流計の計測精度に関する理論解析" 医用電子と生体工学. 27. 383-383 (1989)
• [Publications] Shinichiro Tadaoka: "Accuracy of 20ーMHz Doppler Catheter Coronary Artery Velocimetry for Measurement of Coronary Blood Flow Velocity" Catheterization and Cardiovascular Diagnosis. 19. 205-213 (1990)
• [Publications] 鍵山 光庸: "冠動脈計測用超音波ドプラカテ-テルの計測精度" 医用電子と生体工学. 28. 499-499 (1990)