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【発明の名称】 血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法
【発明者】 【氏名】辻 敏夫
【氏名】吉栖 正生
【氏名】東 幸仁
【氏名】河本 昌志
【氏名】鵜川 貞二
【課題】構成および測定手法が簡便であり、また、高精度な血管内皮機能評価を可能とする。

【解決手段】被検者の身体の一部に巻き付けられるカフ11と、カフ11の加圧、減圧を制御するカフ圧の制御部20と、上記カフ11に接続される圧力センサ14の出力からカフ圧を検出するカフ圧検出部31と、上記圧力センサ14の出力から脈波を検出する脈波検出部32と、前記検出された脈波を解析する解析部33とを具備し、前記カフ圧制御部31は、前記被検者の身体の一部へ持続的な加圧刺激を所定時間行い、前記解析部33は、前記加圧刺激前後の脈波の比較により血管内皮機能を評価する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被検者の身体の一部に巻き付けられるカフと、
カフの加圧、減圧を制御するカフ圧制御部と、
上記カフに接続される圧力センサの出力からカフ圧を検出するカフ圧検出部と、
上記圧力センサの出力から脈波を検出する脈波検出部と、
前記検出された脈波を解析する解析部とを具備し、
前記カフ圧制御部は、前記被検者の身体の一部へ持続的な加圧刺激を所定時間行い、
前記解析部は、前記加圧刺激前後の脈波の比較により血管内皮機能を評価する
ことを特徴とする血管内皮機能評価装置。
【請求項2】
前記解析部は、加圧刺激前後の脈波の振幅比を求めることで血管内皮機能を評価する
ことを特徴とする請求項1に記載の血管内皮機能評価装置。
【請求項3】
前記カフ圧制御部の加圧刺激は、一定の圧力で所定時間の加圧である
ことを特徴とする請求項1または2に記載の血管内皮機能評価装置。
【請求項4】
前記カフ圧制御部が、前記加圧刺激の前後少なくともいずれかで、カフ圧を大気圧から被検者の最高血圧以上の圧力まで加圧させた後、最低血圧以下の圧力まで減圧する処理を少なくとも一回以上行い、
前記解析部が、前記カフ圧変化時の脈波の変化を統計処理し比較する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の血管内皮機能評価装置。
【請求項5】
前記統計処理は、前記カフ圧の加圧過程あるいは減圧過程の脈波の振幅の最大値を求める処理である
ことを特徴とする請求項4に記載の血管内皮機能評価装置。
【請求項6】
前記統計処理が、前記カフ圧変化時の得られた脈波の振幅の最大値近傍の平均値を求める処理である
ことを特徴とする請求項4に記載の血管内皮機能評価装置。
【請求項7】
前記解析部が、前記検出された脈波の振幅を前記最高血圧と前記最低血圧の差で除算し、血管のコンプライアンスを求める処理を行う
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の血管内皮機能評価装置。
【請求項8】
前記解析部は、得られた脈波から血圧値を算出し、
前記脈波を比較した結果とともに前記血圧値を表示する表示部を備える
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の血管内皮機能評価装置。
【請求項9】
被検者の身体の一部に巻き付けられるカフと、カフの加圧、減圧を制御するカフ圧制御部と、上記カフに接続される圧力センサの出力からカフ圧を検出するカフ圧検出部と、上記圧力センサの出力から脈波を検出する脈波検出部と、前記検出された脈波を解析する解析部とを具備した血管内皮機能評価装置による血管内皮機能評価方法において、
前記カフ圧制御部が、前記被検者の身体の一部へ持続的な加圧刺激を所定時間行い、
前記解析部が、前記加圧刺激前後の脈波の比較により血管内皮機能を評価する
ことを特徴とする血管内皮機能評価方法。
【請求項10】
前記解析部は、加圧刺激前後の脈波の振幅比を求めることで血管内皮機能を評価する
ことを特徴とする請求項9に記載の血管内皮機能評価方法。
【請求項11】
前記カフ圧制御部の加圧刺激は、一定の圧力で所定時間の加圧である
ことを特徴とする請求項9または10に記載の血管内皮機能評価方法。
【請求項12】
前記カフ圧制御部が、前記加圧刺激の前後少なくともいずれかで、カフ圧を大気圧から被検者の最高血圧以上の圧力まで加圧させた後、最低血圧以下の圧力まで減圧する処理を少なくとも一回以上行い、
前記解析部が、前記カフ圧変化時の脈波の変化を統計処理し比較する
ことを特徴とする請求項9乃至11のいずれか1項に記載の血管内皮機能評価方法。
【請求項13】
前記統計処理は、前記カフ圧の加圧過程あるいは減圧過程の脈波の振幅の最大値を求める処理である
ことを特徴とする請求項12に記載の血管内皮機能評価方法。
【請求項14】
前記統計処理が、前記カフ圧変化時の得られた脈波の振幅の最大値近傍の平均値を求める処理である
ことを特徴とする請求項12に記載の血管内皮機能評価方法。
【請求項15】
前記解析部が、前記検出された脈波の振幅を前記最高血圧と前記最低血圧の差で除算し、血管のコンプライアンスを求める処理を行う
ことを特徴とする請求項9乃至14のいずれか1項に記載の血管内皮機能評価方法。
【請求項16】
前記血管内皮機能評価装置が表示部を備え、
前記解析部は、得られた脈波から血圧値を算出し、前記脈波を比較した結果とともに前記血圧値を前記表示部に表示する
ことを特徴とする請求項9乃至15のいずれか1項に記載の血管内皮機能評価方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
この発明は、超音波ドップラ等を用いず必要最低限の構成で簡便な計測により評価を可能とする血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、動脈硬化は血管内皮機能を第一段階として発症するとの研究があり、動脈硬化を予防する観点から血管内皮機能に関する評価の手法や装置が開発されている。
【0003】
信頼できる血管内皮機能に関する評価の手法としては、FMD(Flow-Mediated Dilation Measurement System)測定システムと称される装置が知られている。この装置においては、次のようにして測定が行われる。被検者の腕に血圧測定用のカフと同様のものを装着し、5分間程度の一定時間において最高血圧以上の圧力で駆血した後に解除する。この駆血から解除後の3分程度において、カフの上流あるいは下流の血管径を超音波ドップラにより計測し、血管径の経時的変化比率に基づき血管内皮機能を評価するものである。
【0004】
正常な血管の場合には、駆血直後の血流による血管内壁のずり応力により、血管内皮細胞から血管拡張物質であるNO産生が促進する。その結果、血管径が拡大する。一方、血管内皮機能障害があると、血管拡大の程度が減少する。従って、駆血前後の血管径変化を計測することにより、血管内皮機能を評価することができる。
【0005】
しかしながら、このFMD測定システムによる評価手法では、超音波ドップラによる血管径の計測に習熟が必要であり、取り扱いが難しい。また、大掛かりな装置が必要であり、簡便性に欠けるという問題がある。
【0006】
上記に対し、簡便な構成によるものとして、カフ圧を利用する手法が知られており、カフ圧を最高血圧よりも高い所定のカフ圧に維持した後、急速減圧し、最低血圧よりも高く平均血圧よりも低い所定のカフ圧に維持し、このカフ圧に維持しているとき、最初に表れる第1脈波のカフ圧ピーク値と、その後の最高カフ圧ピーク値との比を算出し、血管内皮機能の評価を行う手法が知られている(特許文献1参照)。
【0007】
また、簡便な方法で、精度の良い血管内皮機能の指標を測定可能とするものとして、測定対象の血管の圧脈波および容積脈波を測定し、各脈波の単位時間あたりの変化量の比を求め、安静時の1心拍区間における変化量の比の最大値の3乗根を基準とし、駆血解除後における値との比を血管拡張度として算出する手法も知られている(特許文献2)。
【0008】
さらに、血管径の変化を反映する脈波のピーク以降の後半部分の特徴を表す後半脈波情報の経時的変化から血管内皮細胞の機能が正常であるか判断する手法も知られている(特許文献3)。
【特許文献1】特開2007−209492号公報
【特許文献2】特開2006−181261号公報
【特許文献3】特許3632014号明細書
【0009】
しかし、FMD法は超音波ドップラを用いた測定となり、血管径の測定に習熟を要する。一方本願発明は、前記加圧刺激前後の血管容積の変化を測定するものであり、信頼できる従来技術であるFMD法と等価な情報を簡便に得られ、さらに現在広く行われている血圧測定と同様の手技および構成で測定可能であり、習熟を要しない。
【0010】
また、本発明により求められる血管容積変化は、カフを装着している領域の血管容積変化である。カフ装着領域は一連の測定において一定であるので、前記血管容積変化は血管断面積の変化と考えることができる。FMDが求める血管径の変化を求めるのに対し、血管径の2乗が断面積と考えられるので、求めようとする血管拡張現象をより高い感度で検出することが可能である。
【0011】
特許文献1に係る発明は、加圧刺激と脈波計測のための加圧期間が連続している。脈波計測のための加圧は動脈平均血圧より低い圧とはいえ、静脈血流は遮断されるため、被検者に対する負荷が大きい。一方本願発明は、加圧刺激と脈波計測の間にはカフ加圧の休止期間がある。連続血流遮断時間は最小限にとどめ、被検者に対する負担を軽減できる。
【0012】
また特許文献2では、加圧刺激のためのカフに加えて、容積脈波と圧脈波を計測するセンサを設ける必要がある。これに伴い、操作が複雑になる。一方本願発明は、加圧刺激のためのカフが、計測のためのセンサも兼ねているため、カフの装着以外のセンサが不要であり、新たな構成も必要ないため操作面だけでなく、コスト面でも優位といえる。
【0013】
また特許文献3では、圧脈波に含まれる末梢血管からの反射波成分を計測している。反射波成分の計測や振幅増加指数AIの算出は、複雑な波形認識処理や計算処理が必要となり、解析部が高度な処理能力を具備する必要がある。一方本願発明は、単に脈波振幅が計測できればよく、解析部に高度な処理能力が不要である。
【0014】
さらに、血管コンプライアンスは血圧により変化する。すなわち、血圧が高い場合は、血管壁が円周方向に伸ばされ硬くなった状態となり、コンプライアンスは低くなる。逆に血圧が低い場合には、血管壁にかかる力が小さいため、血管壁の円周方向への伸びは小さく、コンプライアンスは高くなる。特許文献1、2、3ともに、計測している血管情報に対して、血管内圧すなわち血圧の影響受けることが避けられないという問題がある。
【0015】
ここで、最大脈波振幅を示すカフ圧は平均血圧であることは良く知られている。血圧の高低に関わらず、カフにより平均血圧と等しい圧力で血管を圧迫すると、血管内外の圧力が拮抗し、血管壁の円周方向への力が最小となる。本発明で測定する最大脈波振幅は、常に血管壁の円周方向の力が最小の状態で測定していることになり、計測結果に対する血圧の高低の影響が低減される。本願発明はカフ圧を変化させたときの最大脈波振幅を計測することにより、血圧による影響を低減することが可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0016】
本発明は上記のような血管内皮機能評価の現状に鑑みてなされたもので、その目的は、構成および測定手法が簡便であり、また、高精度な血管内皮機能評価を可能とする血管内皮機能評価装置および血管内皮機能評価方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0017】
本発明に係る血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法は、被検者の身体の一部に巻き付けられるカフと、カフの加圧、減圧を制御するカフ圧制御部と、上記カフに接続される圧力センサの出力からカフ圧を検出するカフ圧検出部と、上記圧力センサの出力から脈波を検出する脈波検出部と、前記検出された脈波を解析する解析部とを具備し、前記カフ圧制御部は、前記被検者の身体の一部へ持続的な加圧刺激を所定時間行い、前記解析部は、前記加圧刺激前後の脈波の比較により血管内皮機能を評価することを特徴とする(請求項1及び請求項9)。
【0018】
本発明に係る血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法は、前記解析部は、加圧刺激前後の脈波の振幅比を求めることで血管内皮機能を評価することを特徴とする(請求項2及び請求項10)。
【0019】
本発明に係る血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法は、前記カフ圧制御部の加圧刺激は、一定の圧力で所定時間の加圧であることを特徴とする(請求項3及び請求項11)。
【0020】
本発明に係る血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法は、前記カフ圧制御部が、前記加圧刺激の前後少なくともいずれかで、カフ圧を大気圧から被検者の最高血圧以上の圧力まで加圧させた後、最低血圧以下の圧力まで減圧する処理を少なくとも一回以上行い、前記解析部が、前記カフ圧変化時の脈波の変化を統計処理し比較することを特徴とする(請求項4及び請求項12)。
【0021】
本発明に係る血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法は、前記統計処理は、前記カフ圧の加圧過程あるいは減圧過程の脈波の振幅の最大値を求める処理であることを特徴とする(請求項5及び請求項13)。
【0022】
本発明に係る血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法は、前記統計処理が、前記カフ圧変化時の得られた脈波の振幅の最大値近傍の平均値を求める処理であることを特徴とする(請求項6及び請求項14)。
【0023】
本発明に係る血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法は、前記解析部が、前記検出された脈波の振幅を前記最高血圧と前記最低血圧の差で除算し、血管のコンプライアンスを求める処理を行うことを特徴とする(請求項7及び請求項15)。
【0024】
本発明に係る血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法では、前記解析部は、得られた脈波から血圧値を算出し、前記脈波を比較した結果とともに前記血圧値を表示する表示部を備えることを特徴とする(請求項8及び請求項16)。
【発明の効果】
【0025】
本発明によれば、被検者の身体の一部へ持続的な加圧刺激を所定時間行い、解析部において、上記加圧刺激前後の脈波の比較により血管内皮機能を評価するので、構成および測定手法が簡便であり、加圧刺激前後の脈波は血管の容積変化に比例するので、その比較により高精度な血管内皮機能評価が可能となる。
【0026】
また、一般に血圧測定において、被検者に数十秒のカフによる圧迫を伴う。本発明によれば、カフ圧の加圧過程で血圧測定を行うことで、被検者が圧迫される過程で測定が完了するため、測定時間の短縮を図ることができるだけでなく、被検者に対する負担が軽減される。
【0027】
本発明によれば、カフ圧の加圧過程で血圧測定することで、駆血に伴う血管反応の影響を最小限にとどめることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0028】
図1に、本発明の実施例に係る血管内皮機能評価装置の構成図を示す。この装置は、カフ11、ポンプ12、弁13、圧力センサ14、制御部20、解析・処理部30および表示部40を備える。カフ11は、被検者の身体の一部に巻き付けられるもので、巻き付けられた部位に圧力を加えるために用いられるものである。
【0029】
ポンプ12は、制御部20による制御によってカフ11内に空気を送り込むものである。また、弁13は、制御部20による制御によってカフ11内の空気に関し、非排出・排出の切り換えを行うものである。制御部20は、カフ11の加圧、減圧を制御するカフ圧制御部を構成する。
【0030】
圧力センサ14は、カフ11に接続され、カフ11内の圧力対応信号を出力する。解析・処理部30は、例えばコンピュータにより構成され、この装置を統括制御するものであり、カフ圧検出部31、脈波検出部32、解析部33を備えている。
【0031】
カフ圧検出部31は、圧力センサ14の出力からカフ圧を検出するものある。脈波検出部32は、圧力センサ14の出力から脈波を検出するものである。解析部33は、検出された脈波を解析するものである。
【0032】
制御部20は、被検者の身体の一部へ持続的な加圧刺激を所定時間行うものであり、カフ圧を例えば図2(a)に示すように変化させる。即ち、加圧期間Tにおいて血管内皮刺激を実行すると共に、この加圧期間Tの前後に加圧期間Tp、Taにおいて脈波振幅測定を実行する。加圧期間Tとしては、例えば5分程度を採ることができ、加圧期間Tp、Taは通常の血圧測定のための時間とすることができる。また、加圧期間Tにおいては、最高血圧に所定圧力(例えば、50mmHg)を加えた圧力により駆血を行う。
【0033】
この血管内皮機能評価装置によって行われる処理は、図3のフローチャートに示すようである。カフ11が被検者の身体の一部に巻き付けられ、測定スタートとなる。制御部20の制御により弁13が閉じられた状態でポンプ12から空気がカフ11に送られてカフ圧が上昇される(S11)。
【0034】
所定のカフ圧となったときにポンプ12からの送気が止められると共に弁13が開放され、カフ圧が低下させられ、毎拍の脈波振幅が脈波検出部32により検出される(S12)。
【0035】
更に、カフ圧検出部31では、圧力センサ14の出力からカフ圧検出が行われ、解析部33は、カフ圧および脈波振幅により最高、最低、平均の各血圧を決定し、代表脈波振幅を求める(S13)。代表脈波振幅は、加圧期間Tpにおいて得られた脈波振幅について統計処理して求める。ここでは、加圧期間Tpにおける脈波振幅は図2(b)のように得られるものであるから、最大脈波振幅Aを求める。加圧期間Tpにおいて、カフ圧が平均血圧と等しくなったときに、最大の脈波振幅を示すので、この振幅を最大脈波振幅Aとする。
【0036】
次に、血管内皮刺激のため、最高血圧に所定圧力(例えば、50mmHg)を加えた圧力により駆血を行う加圧期間Tを実現する(S14)。5分後にカフ圧の解除を行い最低血圧以下の圧力までカフ圧を低下させ(S15)、その後にカフ圧が上昇され(S16)、更に前述と同様にカフ圧が低下させられ、毎拍の脈波振幅が脈波検出部32により検出される(S17)。
【0037】
更に、解析部33は、ステップS13と同様にして、カフ圧および脈波振幅により最高、最低、平均の各血圧を決定し、代表脈波振幅Bを求める(S17)。代表脈波振幅Aと代表脈波振幅Bとを比較して血管内皮機能を評価する(S18)。ここで比較は、代表脈波振幅Bを代表脈波振幅Aにより除算した結果を得ることにより行う。
【0038】
上記の実施例ではカフ圧の減圧過程に測定を行うものであるが、図3(b)に示すように、カフ圧の加圧過程に測定を行うようにすることもできる。即ち、制御部20の制御により弁13が閉じられた状態でポンプ12から空気がカフ11に送られてカフ圧が上昇され、このカフ圧上昇の過程において、毎拍の脈波振幅が脈波検出部32により検出される(S21)。
【0039】
更に、カフ圧検出部31では、圧力センサ14の出力からカフ圧検出が行われ、解析部33は、カフ圧および脈波振幅により最高、最低、平均の各血圧を決定し、代表脈波振幅を求める(S22)。代表脈波振幅は、図3(c)に示す昇圧期間において得られた脈波振幅について統計処理して求める。ここでは、昇圧期間における脈波振幅は図3(c)のように得られるものであるから、最大脈波振幅を求める。昇圧期間において、カフ圧が平均血圧と等しくなったときに、最大の脈波振幅を示すので、この振幅を最大脈波振幅とする。
【0040】
上記の適宜に設定された昇圧期間の後に、カフ圧を下降させ(S23)、図3(a)に示した実施例と同様のステップS14、S15の処理を行った後に、カフ圧が上昇され、このカフ圧上昇の過程において、毎拍の脈波振幅が脈波検出部32により検出される(S24)。このステップS24の処理はステップS21、S22に等しいものである。この処理の後に、カフ圧を下降させ(S25)、図3(a)に示した実施例と同様のステップS18、S19の処理を行う。
【0041】
血管内皮機能評価装置は、上記のようにして得られた脈波振幅を比較した結果とともに血圧値を表示部40へ図4に示すように表示する。ここで、血圧値は加圧期間Tp、Taの内、予め設定されたいずれかの期間の値を表示する。また、血管内皮機能評価装置は、カフ脈波振幅の値を時系列にプロットした図5に示すグラフを作成して表示部40へ表示することもでき、更に、代表脈波振幅Bと代表脈波振幅Aの比を時系列にプロットした図6に示すグラフを作成して表示部40へ表示することもできる。血管内皮機能評価装置は、複数の被検者のデータを蓄積する記憶部を有し、図5や図6のグラフを複数の被検者分重ねて図7や図8のようにして表示することもできる。
【0042】
更に、測定したデータの履歴情報を残し、これを図9に示すように一覧表にしてトレンドを表示部40へ表示することもできる。また、図9に示す表のデータから図10に示すグラフを作成しトレンドを表示部40へ表示することもできる。図9、図10の例は、高血圧の被検者について、3週以降に治療を行った場合のデータであり、3週以降において血圧の低下と共に脈波振幅比が概ね「1」から「1.5」に近い値へ改善されている様子が極めて明瞭である。
【0043】
上記の通りに、カフ圧により、被検者の身体の一部へ持続的な加圧刺激を所定時間行うことは次の意味を有する。正常な血管内皮細胞は、血流や薬物による刺激により一酸化窒素(NO)などの血管拡張物質を産生する。血管内皮機能が低下すると血管拡張物質の産生能力が低下する。従って、刺激による血管拡張の程度を計測することにより血管内皮機能を評価できるのである。
【0044】
そして、血管内圧とカフ圧とカフ圧信号に含まれる脈波振幅の関係については、次の通りに説明することができる。まず、血管内圧とカフ圧が等しいときに、血管のコンプライアンスが最大となることが知られている。オシロメトリック法による非観血血圧測定は、この性質を使用している。カフ圧が平均血圧に等しいとき、血管内の最高血圧と最低血圧の差、すなわち脈圧による血管容積変化が最大となる。これによって、加圧期間TaとTpにおいて、最大脈波振幅A、Bを検出して代表的脈波振幅としたものである。
【0045】
代表的脈波振幅は、それぞれの一連の脈波振幅変化において、血管内圧とカフ圧の関係がほぼ同一となる条件における脈波振幅である。従って、最大脈波振幅A、Bに代えて、同一の所定カフ圧印加時の脈波振幅を採用するものであっても良い。いずれにしても、代表的脈波振幅は、加圧期間において得られる脈波振幅について統計処理を行って得ることになる。
【0046】
ところで、脈圧は心臓の収縮拡張に由来して繰り返すため、カフ圧変化との関係は一定ではない。図11にカフ変化と脈波振幅の関係を示す。(a)には、一拍当たり5mmHg の割合で減圧した場合の脈波振幅を示し、減圧スピードを早くした場合の脈波振幅を(b)、(c)に示す。図11(b)、(c)においては、減圧開始のタイミングと脈拍との関係が異なっている。
【0047】
図11(b)、(c)において、それぞれの最大脈波振幅は、3mmHg と2.8mmHg であり、0.2mmHg の差が生じている。ここで解析部33は、得られた脈波振幅のうち、最大脈波振幅近傍の所定数(例えば3点)における脈波振幅の平均を算出する統計処理を行う。この例で、3点における脈波振幅の平均を算出すると、図11(b)においては2.67mmHgとなり、図11(c)においては2.64mmHgとなり、その差を減縮することができ、代表的脈波振幅として好適な値を得ることが可能である。
【0048】
以上においては、血管内皮刺激のための加圧期間Tの前後に脈波振幅測定の加圧期間Tp、Taを実現し、脈波振幅測定の加圧期間Tp、Taにおいて、それぞれ1回ずつの測定を行ったが、これを複数回としても良い。この場合に、前後における測定回数を異ならせても良い。
【0049】
図12には、脈波振幅測定の加圧期間Tp、Taにおいて、それぞれ2回ずつの測定を行う例を示している。この例では、加圧期間Tpにおいて解析部33が、2回の測定に応じて測定値群X1、X2が得られる。各測定値群X1、X2に対し統計処理を行い、代表的脈波振幅A1、A2を得る。ここでは、図12(b)に示すように、最大脈波振幅A1、A2を得ている。
【0050】
また、加圧期間Taにおいても、2回の測定に応じて測定値群Y1、Y2が得られる。解析部33は、各測定値群Y1、Y2に対し統計処理を行い、図12(b)に示すように、代表的脈波振幅である最大脈波振幅B1、B2を得ている。
【0051】
更に解析部33は、最大脈波振幅A1、A2と最大脈波振幅B1、B2とについて、それぞれ平均値を求める統計処理を行い、最終的な代表的脈波振幅を求める。つまり、(A1+A2)/2と(B1+B2)/2とが代表的脈波振幅として求められる。このような測定および処理により、誤差の平準化を図ることができ、高精度な評価を行うことが可能である。
【0052】
上記において求められた(A1+A2)/2と(B1+B2)/2は、解析部33において比較され、{(B1+B2)/2}/{(A1+A2)/2}が除算により算出されて、求められた血圧値と共に表示部40に表示される。
【0053】
更に、別の測定手法と統計処理について説明する。カフ11による駆血およびその解除に由来する血管内皮刺激に伴う血管拡張は、駆血解除後徐々に増大し、数十秒後にピークを示し、その後数分かけて減少してゆく。このピークをもって、血管拡張の程度を評価することが可能である。血管内皮刺激後において、脈波振幅最大値を複数回測定し、そのうちの最大値を血管拡張時の脈波振幅とすることにより、血管拡張のピークを捉える。
【0054】
具体的には図13に示すように、加圧期間Tの後に脈波振幅測定の加圧期間Taを実現するのであるが、ここでは4回の測定を行い、4回の測定に応じて測定値群Y1、Y2、Y3、Y4が得られる。このときに血管拡張変化は図13(b)のようであり、測定値群Y2付近にピークPを有すると推定される。解析部33は、各測定値群Y1、Y2、Y3、Y4に対し統計処理を行い、図13(c)に示すように、代表的脈波振幅である最大脈波振幅B1、B2、B3、B4を得ている。
【0055】
解析部33は、最大脈波振幅B1、B2、B3、B4の大小比較を行い、最大の最大脈波振幅B2を代表的脈波振幅として選定する。この最大の最大脈波振幅B2は、既述の最大脈波振幅Bと同様に扱われる。即ち、解析部33において比較され、加圧期間Tの前に測定し得られた最大脈波振幅との比が算出されて、求められた血圧値と共に表示部40に表示される。
【0056】
最後に、血管のコンプライアンスについて説明する。ここでVはカフ内容積、Pはカフ内圧、温度は一定とすると、気体の状態方程式より次の式が成り立つ。
P×V=constant=k
ここで、血管容積変化ΔV→→ −ΔVのカフ容積変化→→圧力変化ΔPと進むことから、
(P+ΔP)×(V−ΔV)=k
ΔP×ΔVを他の項に比べて微小と考えて無視すると、
P×V+V×ΔP−P×ΔV=k
P×V=kを代入すると V×ΔP−P×ΔV=0
ΔV=ΔP×V/P ・・・(式1)
したがって、カフ圧力変化ΔPは、血管の容積変化ΔVに比例する(VとPが一定である場合)。
【0057】
容積変化ΔVが最大値を示すPは平均血圧であることは知られている(血管壁内外圧は、つり合った状態となるため)。また、血管容積変化ΔVは、脈圧ΔBP(最高血圧―最低血圧)と血管のコンプライアンスCで決定する。つまり、次の式2が成り立つ。
ΔV=C×ΔBP・・・(式2)
【0058】
ここで、加圧刺激前のΔVをΔV1、加圧刺激後のΔVをΔV2とし、加圧刺激前のCをC1、加圧刺激後のCをC2とし、加圧刺激前のΔPをΔP1、加圧刺激後のΔPをΔP2とする。この場合、次の条件1、2に応じて血管内皮機能評価を血管のコンプライアンスに基づき行うことが可能であることが分かる。
【0059】
条件1:加圧刺激前後で、最高最低平均血圧に変化がない場合
加圧刺激前後で平均血圧に変化がなく、カフ装着状態に変化がない場合には、(式1)のP、Vは一定となる。従って、ΔPの変化はΔVの変化を示す。加圧刺激前後で最高血圧、最低血圧に変化がないとすれば、ΔBPが一定となるため、(式2)より
ΔP2/ΔP1=ΔV2/ΔV1=C2/C1
となり、カフ圧脈波を比較することにより血管のコンプライアンス(やわらかさ)を比較することが可能である。
【0060】
条件2:刺激前後で血圧に変化があった場合
カフ内圧が平均血圧の時に、ΔVが最大値を示すことは変わらない。(式2)より、ΔVはΔBPに比例するため、ΔV/ΔBPを求めることによって、より正しい血管のコンプライアンスCを求めることができる。
【0061】
解析部33は、脈波を比較した結果と血圧値を求める以外に、血管のコンプライアンスを求める処理を行う。解析部33は、検出された脈波の振幅を最高血圧と最低血圧の差で除算し、血管のコンプライアンスCを求める。血管内圧とカフ圧が等しいときに、血管のコンプライアンスが最大となることは既述したが、ここで求めるコンプライアンスは、血管内圧とカフ圧が等しいときの値に限定されない。加圧期間Tの前後に設定される脈波振幅測定の加圧期間Tp、Taにおいて、それぞれ得られる代表的脈波振幅についてのコンプライアンスを求めて良い。求めたコンプライアンスは、既に説明した脈波振幅との比、求められた血圧値と共に、或いは独立して表示部40に表示される。この場合に、測定したコンプライアンスのデータを履歴情報として残し、これを表またはグラフにしてトレンドを表示部40へ表示することもできる。
【図面の簡単な説明】
【0062】
【図1】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例の構成図。
【図2】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により行われる脈波測定と駆血期間の第一の例を示す図。
【図3a】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例によりカフ圧の減圧過程において行われる脈波測定動作を説明するためのフローチャート。
【図3b】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例によりカフ圧の加圧過程において行われる脈波測定動作を説明するためのフローチャート。
【図3c】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例によりカフ圧の加圧過程において脈波測定動作を行った場合の測定波形を示す図。
【図4】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により表示される情報の一例を示す図。
【図5】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により表示される情報の一例を示す図。
【図6】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により表示される情報の一例を示す図。
【図7】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により表示される情報の一例を示す図。
【図8】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により表示される情報の一例を示す図。
【図9】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により表示される情報の一例を示す図。
【図10】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により表示される情報の一例を示す図。
【図11】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により行われる統計的処理を説明するための図。
【図12】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により行われる脈波測定と駆血期間の第二の例を示す図。
【図13】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により行われる脈波測定と駆血期間の第三の例を示す図。
【符号の説明】
【0063】
11 カフ
12 ポンプ
13 弁
14 圧力センサ
20 制御部
30 解析・処理部
31 カフ圧検出部
32 脈波検出部
33 解析部
40 表示部
【出願人】 【識別番号】504136568
【氏名又は名称】国立大学法人広島大学
【識別番号】000230962
【氏名又は名称】日本光電工業株式会社
【出願日】 平成20年12月18日(2008.12.18)
【代理人】 【識別番号】100074147
【弁理士】
【氏名又は名称】本田 崇
【公開番号】 特開2009−273870(P2009−273870A)
【公開日】 平成21年11月26日(2009.11.26)
【出願番号】 特願2008−322586(P2008−322586)