JP2003070754A - 血管の弾性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】血管の変化を容易に把握できる血管弾性測定装
置 【解決手段】時間軸ｔと、この時間軸の廻りに直交する
Ｘ軸、Ｙ軸をとって、この時間軸ｔと、Ｘ軸及びＹ軸と
を三次元の立体的な表示をし、血管内容量をＸ軸、血圧
をＹ軸にとり、これに上述のリサージュ図形を表示す
る。時間軸の周りのＸ軸、Ｙ軸は、＋−９０度回転でき
るようになっている。また時間軸自体を＋−９０度回転
することもできる。回転角度の設定は、ＸＹ軸について
画面１００の下・側面のノブ１２０，１３０を、マウス
等で移動させることによって行なう。時間軸自体の回転
は右下のつまみ１４０を回転することによって行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は血管の弾性を測定
する装置に関し、特に人体の循環器系の末梢循環の診断
に有用な監視ができる装置に関する。

【０００２】

【技術的背景】手術室や救急医療において、血液循環の
管理は患者の予後を左右する。末梢循環は血管の緊張度
（収縮・拡張）により大きく影響を受ける。にもかかわ
らず、一般的に行われてきた血圧測定法では、血圧の値
を知ることはできても、血管が収縮しているのかそれと
も拡張しているのかの把握は困難であった。例えば、血
圧は血流量（心拍出量）と血管抵抗の積として把握され
るが、出血や心不全により心拍出量の低下が生ずる場合
においても、血管の収縮によって血圧は維持されること
があるため、血圧測定のみでは心拍出量の低下を認識す
ることができないこともある。また、ショック状態を呈
した患者において認められる低血圧の場合において、そ
の原因が血管抵抗の低下（血管拡張）によるものである
か、それとも心拍出量の低下によるものかによって異な
った治療が必要であるにもかかわらず、両者の判別は血
圧測定のみでは不可能である。

【０００３】そこで、血管の緊張度を把握するために、
従来、血管の緊張に伴って短縮するとされる圧力波の伝
播時間を測定したり、また、血圧測定とあわせて肺動脈
カテーテルを用いた測定法が併用されてきた。この方法
は、心拍出量などを測定し、血圧状況と総合して循環器
系の各部位血管の緊張度を判断する方法である。肺動脈
カテーテル法をより具体的に述べると、まず、長手方向
の複数部位に圧力センサーが配置されているカテーテル
を、例えば患者の頚静脈から挿入し、Ｘ線観察を行いな
がら心臓を経由して、肺動脈部分に配置する。心拍出量
（ｌ／ｍｉｎ）は、体温と温度差のある一定量の溶液を
カテーテル近位端から血管内に注入し、カテーテル先端
に到達した時刻とその温度変化を温度センサーで測定す
ることにより求められる。血管の緊張度は、これら圧力
波の伝播時間、心拍出量、血圧を総合的に見て判断され
ていた。しかしながら、上記の肺動脈カテーテル法は、
患者に対する侵襲が大きい、測定器の取扱いに熟練を要
する、一回の測定に時間がかかり判断が遅れる場合があ
る、大がかりな装置を必要とする等の問題点があった。

【０００４】血管の緊張度は、血管の弾性の変化であ
る。血管の弾性は、例えば粘弾性（コンプライアンス）
で表現する場合、血管のある部分・ある時刻における圧
力上昇分に対する血管内容量増加量の比（ΔＶ／ΔＰ）
で定義される。血管内容量と血圧を連続的に測定するこ
とによって、ある時刻における血管の弾性は、例えば各
測定値の時間微分の比ないし微小時間間隔における前回
値との差分の比として、演算することができる。しかし
ながら、血圧や血管内容量（血管内容積）の変化はそれ
ぞれ心臓の鼓動の周期（数１００ｍｓから約１ｓ）に同
期して上昇後ピークを形成したのち、緩やかに減衰す
る。したがって時間軸で表現された波形だけで両者の波
形を観測していても、血管の弾性（血管の緊張度）に変
化が起きているのかどうかを判断することはきわめて困
難である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の課題
を解決するものであって、血管の緊張度（弾性）を、分
かりやすく表示できる測定装置を提供することを目的す
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、本発明は、血管の弾性を測定する測定装置であっ
て、身体のある部分における血管の血圧を測定する血圧
測定部と、その近傍血管の血管内容量を測定する血管内
容量測定部と、前記血圧測定部で得られる血圧と、前記
血管内容量測定部からの血管内容量との関係を、心拍一
回分に亙るリサージュ図形で時間軸上に複数表示する表
示処理部とを備えることを特徴とする。前記表示処理部
は、時間軸と直交する座標軸とを三次元表現して、複数
のリサージュ図形を表示することができる。また、前記
表示処理部は、三次元表現した座標を回転させて複数の
リサージュ図形を表示することもできる。前記表示処理
部は、予め設定した表示時間間隔で複数のリサージュ図
形を表示してもよい。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を、図面を参照
して詳細に説明する。本発明の実施形態の構成の一例
を、図１のブロック図に示す。図１において、１は患者
の手（腕）、２は血圧変換器、３はパルス・オキシメー
タの検出器、４は血圧測定器、５はパルス・オキシメー
タの測定器、６は心電図計、１０〜１２はＡ／Ｄ変換
器、１３はデジタル・レコーダ、２１はマイクロ・コン
ピュータのデジタル値を入力する入力インターフェース
部、２２は同演算制御部（ＣＰＵ）、２３はスイッチ等
の操作部、２４は記憶部（ＭＥＭ）、２５はＣＲＴや液
晶等の表示部、２６はスピーカ等の音響出力部である。
この実施形態の構成は、全身麻酔された患者の手を被測
定部位に選択し、手術中の患者の体全体の血管の緊張度
（弾性）を手（腕）に代表させて、連続監視する場合の
例を示している。

【０００８】次に、図１の構成における動作を説明す
る。図１における血圧測定は、患者の橈骨動脈波を使用
する例を示している。患者の腕１の橈骨動脈に挿入され
た管（図示せず）によって、血管内の血圧が体外に導か
れ、血圧変換器２で電気信号に変換される。血圧測定器
４は変換された電気信号を演算して、血圧と比例する連
続的な電圧信号を発生する。パルス・オキシメータ５
は、指先にパルス・オキシメータの検出器３を挟むだけ
で動脈血の酸素化の状態が判る測定機器である（詳細は
特公昭５３−２６４３７等を参照）。パルス・オキシメ
ータの測定原理は、爪に赤色及び赤外線の光を当て、指
紋側のセンサで２つの波長における光の吸収量を測定す
る。光の吸収量は、光が通過する部分の血液量で変化す
ることから、逆に、吸収量のうち拍動する成分について
色調（すなわち、鮮紅色＝酸素結合型か暗赤色＝酸素非
結合型かの割合）を算出することにより、組織の部分に
よる吸収に左右されない動脈血ヘモグロビンの酸素結合
の割合が判る。パルス・オキシメータの最終出力は、酸
素結合割合の数値である。しかし、作動状態の監視のた
めに、通常、光の吸収量を演算する部分における連続測
定波形が出力されている。この波形の意味はベースライ
ンが変動なしの部分の演算値、波高は光の吸収量が最小
となる部分に相当する。この波形は、通常、波の大小方
向（±）を反転させて表示される。酸素結合状態がほぼ
一定とみなされるとき、パルス・オキシメータの連続測
定波形は、被測定部分の動脈血の血液量をあらわしてい
る。というのは、動脈血管は外周に筋組織をもつ弾性の
ある管であるから内圧によって伸縮し、連続測定波形の
ベースラインは動脈圧がない場合（最低血圧状態）の動
脈血量に相当するので、同波形の波高部分は脈動が最大
値を含んで変化する時間帯における増加した血液量にあ
たることになる。すなわち、パルス・オキシメータの連
続測定波形は、動脈の血管内容量に対する相対値として
の変化量を示している。一方、指先の血管の近位、すな
わち橈骨動脈で測った血管内圧の変化は、指先の血管に
おける血圧変化とほぼ等しいとみなすことができる。

【０００９】さて一般に、全身、器官、体の一部分の体
積変化を測定する装置をプレチスモグラフ（plethysmog
raph）という。上述の図１に示した実施の形態の構成で
は、パルス・オキシメータをプレチスモグラフとして用
いて、指先の血管体積変化を測定する例を示している。
これはパルス・オキシメータの指先による測定が非侵襲
的であって患者への負担がすくないので、好適な例とし
て示したものである。本発明において、血管の内容量を
測定できるプレスチモグラフであれば、パルス・オキシ
メータに限定するものではない。また、血管内容量に比
例する値が得られるものであれば、必ずしも容量変化装
置に限るものではない。測定部位や、診察状況に応じ
て、任意に選択することができる。本発明において適用
できる他のプレチスモグラフとしては、例えば、超音波
による血管容積測定や、カフを用いた体積変化測定など
がある。血圧計は通常の手術中に常時使われているの
で、その信号を兼用することができる。測定個所も手に
限るものでなく、また血管挿入式の血圧計以外にトノメ
トリ法を使うこともできる。

【００１０】図１の構成において、血圧測定器４からの
血圧波形、パルス・オキシメータ５からの血管内容量波
形は、心電図計６の波形とともにＡ／Ｄ変換器１０〜１
２でアナログ信号がデジタル信号に変換されて、必要時
に検証するためのデジタル・レコーダ１３に記録され
る。マイクロコンピュータのインターフェース部２１
は、同演算制御部２２の指令によってＡ／Ｄ変換された
デジタル値を取込む。取込んだ値は記憶部２４に一時保
存する。少なくとも心拍の１サイクル分が記憶される。
記憶部２４には、一連の処理手順（プログラム）も記憶
されており、操作部２３の操作で呼び出して、制御部で
繰り返し判断・処理される。判断・処理された結果は、
表示部２５や、音響出力部２６に送られて、後述するよ
うに処理図形を見ることができ、また、警報のための音
の出力を聞くことができる。

【００１１】図２、３に示す測定結果の波形例を用い
て、図１に示した実施形態の構成における信号処理を説
明する。図２は、血圧測定器４、パルス・オキシメータ
の測定器５における連続波形出力の一例を示す図であ
る。図２（ｃ）は正常時、図２（ａ）は血管拡張により
血圧が低下した時、図２（ｄ）は血管収縮により血圧が
上昇した時、図２（ｂ）は心拍出量の低下により血管の
収縮にもかかわらず血圧が低下している時の状態を示し
ている。図３は、図２の波形を脈拍に比べて十分短い時
間間隔で記憶部に取込み、血圧の波形をＸ軸に、血管内
容量波形をＹ軸にそのまま表示する（いわゆるリサージ
ュ図形）方式で表示させた状態である。図３（ａ）〜
（ｄ）の各リサージュ図形はそれぞれ図２（ａ）〜
（ｄ）の同じ時間軸波形に対応している。何度も繰り返
して図形を描くと、各サイクルの微小な変化が積算され
て現在描いている図形が分りにくくなる。そこでこの実
施例では、心拍の１回を描き終わったら次の表示に入る
前に前回の表示を消去する方式としている。図３（ａ）
に示されているように、血圧の波形をＸ軸に、血管内容
量波形をＹ軸に入力して、リサージュ図形を描画させる
ことにより、顕著な差異が明確に表れる。この図形を利
用して末端における血管の収縮・拡張を判断することが
できる。以下にその判断を説明する。

【００１２】（図形判断と診察処置の例）図３（ａ）の
図形は、血圧が低下し、血管は拡張している場合を示
す。この様な図形表示により、血管拡張による血圧低下
と判断して、血管を緊張させる処置を選択する。図３
（ｄ）の図形は、血圧が上昇しており、血管は収縮して
いる場合を示す。この図３（ｄ）の図形表示により、血
管の収縮による血圧上昇と判断して、末梢血管を拡張さ
せる処置を選択する。図３（ｂ）の図形は、血圧が低下
しており、血管は収縮している場合を示している。この
図３（ｂ）の図形表示により、心拍出量の低下による血
圧低下であり、心臓の働きを補強する選択肢があると判
断できる。なお、図３（ｃ）は、異常のない正常時の場
合の図形を示している。

【００１３】＜他の処理例＞また、図３の例では、血圧
を横軸にとる例で示したが、血管内容量と血圧の縦横軸
を入れ替えて、血管内容量（Ｘ軸）に対する血圧（Ｙ
軸）の形でリサージュ図形表示することも可能である。
この場合には図形の形が縦軸に近い場合に血管の硬直を
示すことになり、血管の硬さをスティフネスで表現する
方法となる。また、例えば血管内の容量や血圧に対する
閾値を弾性測定装置に設定することにより、閾値を超え
たときに警報音をならすこともできる。

【００１４】＜時間軸上の表示＞図４は、時間軸ｔと、
この時間軸の廻りに直交するＸ軸、Ｙ軸をとって、この
時間軸ｔと、Ｘ軸及びＹ軸とを三次元の立体的な表示を
し、血管内容量をＸ軸、血圧をＹ軸にとり、これに上述
のリサージュ図形を表示している表示部２５の画面１０
０を示している。時間軸の周りのＸ軸、Ｙ軸は、＋−９
０度回転できるようになっている。また時間軸自体を＋
−９０度回転することもできる。回転角度の設定は、Ｘ
Ｙ軸について画面１００の下・側面のノブ１２０，１３
０を、マウス等で移動させることによって行なう。時間
軸自体の回転は右下のつまみ１４０を回転することによ
って行なう。図４（ａ）は、Ｙ軸を約−３０度、Ｘ軸を
＋３０度回転させた状態を、図４（ｂ）はＹ軸を約−３
０度、Ｘ軸を−３０度回転させた状態を示している。

【００１５】時間軸に直交するＸＹ軸面に、予め設定し
た表示時間間隔（図４の場合１０分間）のなかで、一心
拍で観測されたリサージュ図形を間引いて表示すると、
図４のように多数のリサージュ図形が立体表示される。
図４の場合、毎分９０拍を毎分２拍すなわち１／４５に
間引いて表示している。時間軸自体を回転させることに
よって任意の角度から三次元図形の表示が可能となる。
図４は過去に測定され記録された心拍の一部を表示して
いる。リアルタイムで例えば１分前から現時点までの図
形を表示することもできる。このような回転および表示
のデータ処理は通常のＣＡＤプログラムを応用して行な
うことができる。

【００１６】このような時間軸を含めた三次元表示によ
って、リサージュ図形の連続的な変化の様子を容易に把
握することができるようになる。ノブの位置が全て中央
（０度）にあるときは、通常の二次元リサージュ図形が
多数重ねて表示される表示方法となる。Ｘ軸を＋９０度
に設定した場合には、血管内容量の最大・最小値の時間
的な変化が表示できる。Ｙ軸を＋９０度に設定した場合
には、時間軸が縦上方向となるが、血圧の最大・最小値
の時間的な変化が表示できる。ノブを移動させて種々の
角度から斜視観察することによって、図形変化の特徴を
検討することができる。例えば手術における全身麻酔導
入時は一般に患者の血圧が除々に低下し、血管の緊張が
緩んで血管内容量が除々に増加するが、そのときのリサ
ージュ図形を種々の角度から検討することによって、麻
酔効果を判断するときの新たな指標が導出できることが
期待される。

【００１７】二次元のリサージュ図形による表示は、１
心拍における血管の緊張度を血圧・血管内容量のパター
ンを表示することにより、現在の血管緊張度を容易に判
断することができる。しかしながら、時間的変化を把握
することは困難である。また、上述の血管内の容量は、
パルスオキシメータの波形を用いる場合、血管内容量の
変化量として相対値が求まる。このことは、新生児から
成人までの様々な体格の患者を対象とする臨床において
は、絶対値が求まるよりむしろ有用である。しかし、時
間変化を表示できない二次元のリサージュ図形では、変
化状況を定量的・定性的に把握することが困難である。

【００１８】

【発明の効果】上述の本発明の表示は、血圧と血管内容
量とのリサージュ図形のみの二次元表示にくらべ、情報
量が増え、図形間の関連が読み取りやすくなるので解り
やすい表示となる。このため、本発明の弾性測定装置を
用いることにより、以下の効果を得ることができる。 （１）血管の緊張度の把握が、定量的かつ経時的に行え
るので、ショック状態の緊張度・重症度や、それに対す
る投薬量の決定などの判断が容易になる。 （２）血管拡張薬の投薬効果など、手術中の処置を血管
緊張度のパターン変化として、定性的に観察することが
できるので、追加処置の要否などの判断が容易となる。 （３）時系列的表示の変化パターンを各種の角度から観
察することによって、麻酔効果などの新たな指標を導入
することが可能となる。 （４）観察中の血管内容量から閾値を決めることができ
るので、弾性測定装置に対して、血管内の警報レベルを
個人差を含めて正確に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】血管の弾性を測定する装置の構成例を示す図で
ある。

【図２】本発明の血圧測定器４、パルス・オキシメータ
の測定器５の連続波形出力の一例を示す図である。

【図３】リサージュ図形による表示を示す図である。

【図４】時間軸上の複数のリサージュ図形による表示を
示す図である。

【符号の説明】

１ 手（腕） ２ 血圧変換器 ３ 検出器 ４ 血圧測定器 ５ パルス・オキシメータ ６ 心電図計 １０〜１２ Ａ／Ｄ変換器 １３ デジタル・レコーダ ２１ インターフェース部 ２２ 演算制御部 ２３ 操作部 ２４ 記憶部 ２５ 表示部 ２６ 音響出力部 １００ 表示部の画面 １１０ 時間軸上のリサージュ図形表示部 １２０ Ｙ軸の回転指定ノブ １３０ Ｘ軸の回転指定ノブ １４０ 時間軸の回転指定つまみ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 血管の弾性を測定する測定装置であっ
   て、 身体のある部分における血管の血圧を測定する血圧測定
   部と、 その近傍血管の血管内容量を測定する血管内容量測定部
   と、 前記血圧測定部で得られる血圧と、前記血管内容量測定
   部からの血管内容量との関係を、心拍一回分に亙るリサ
   ージュ図形で時間軸上に複数表示する表示処理部とを備
   えることを特徴とする血管の弾性測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の血管の弾性を測定する
   測定装置において、 前記表示処理部は、時間軸と直交する座標軸とを三次元
   表現して、複数のリサージュ図形を表示することを特徴
   とする血管の弾性測定装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の血管の弾性を測定する
   測定装置において、 前記表示処理部は、三次元表現した座標を回転させて複
   数のリサージュ図形を表示することを特徴とする血管の
   弾性測定装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の血管の
   弾性を測定する測定装置において、 前記表示処理部は、予め設定した表示時間間隔で複数の
   リサージュ図形を表示することを特徴とする血管の弾性
   測定装置。