JP2006280809A - 血管狭窄検査装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 被験者Ｐの上肢及び下肢に装着されたカフ２ａ〜２ｄにより検出された脈波及び血圧は、それぞれ脈波記憶手段５ａ〜５ｄ及び血圧記憶手段６ａ〜６ｄに記録され、記録された脈波及び血圧は、脈波補正手段７ａ〜７ｄによって、脈波における血圧の最低値及び最高値が血圧記憶手段６ａ〜６ｄによって記憶された最小血圧値及び最高血圧となるような補正脈波に補正される。
そして指標出力手段８は、上記異なるカフ２ａ〜２ｄの装着位置の上記補正脈波を比較し、当該補正脈波の立ち上がり角度θを比較すると共に、下肢の補正脈波から第２、第３のピークを検出して、血管狭窄の有無の判断材料となる指標を出力し、解析手段９はこの指標から血管狭窄の有無や位置の解析を行う。
【効果】 血管狭窄の有無や位置の診断を高精度に行うことが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は血管狭窄検査装置に関し、詳しくは生体の脈波を記録して、当該脈波から血管狭窄の有無を解析する血管狭窄検査装置に関する。

従来、動脈硬化等の予防を目的として、血管狭窄の状態についての検査が行われており、従来血管狭窄の有無を判定する基準として、ＡＢＰＩ（Ankle Brachial Pressure Index）、すなわち、下肢の最高血圧と、上肢の最高血圧との比を算出する方法が知られている。
しかしながら、このＡＢＰＩだけでは正確に血管狭窄の有無を判定することが困難な場合もあることが知られ、このため、生体の上肢及び下肢に巻回されたカフと、カフが検出した動脈の血圧から当該動脈の脈波を検出する脈波弁別回路と、検出された血圧や脈波から、上記ＡＢＰＩ（ＡＢＩ）や％ＭＡＰ（正規化脈波面積）や脈波の立ち上がり時間（Ｕ−ｔｉｍｅ）等を算出する演算制御装置とを備えた血管狭窄検査装置が知られている。（特許文献１）
特許第３５７８７２４号公報 特開２００３−２３５８１８号公報

しかしながら、上記脈波を測定する際、動脈が圧迫されないように上記カフのカフ圧を低くする必要があるため、各測定位置において脈波を測定しても、検出された脈波の血圧の最高値や最低値は当該カフの装着位置での実際の最高血圧とは一致していない。
このため、異なる装着位置の脈波を比較しようとしても、比較する脈波の血圧のスケールがそれぞれ異なっており、脈波形状の精度が低く、血管狭窄の判定を行うことはできなかった。
一方、発明者は実験等により、異なる装着位置の脈波の形状を比較することで、血管狭窄の有無の診断を高精度に判断することが可能であることを見出し、このためには、検出された脈波が、それぞれ共通のスケールで表示されていることが必要であった。
また、一般に動脈硬化は下肢から進行し、症状が進むと下肢血管が狭窄して閉塞してしまうが、上記特許文献１、２の血管狭窄検査装置では、装着されたカフに対して、末梢側に血管狭窄が発生しているのかを知ることは困難であった。
このような問題に鑑み、本発明は血管狭窄の有無を高精度に判断することの可能な血管狭窄検査装置を提供するものである。

すなわち、請求項１の血管狭窄検査装置は、生体の四肢に装着される複数のカフと、カフの装着位置における脈波を検出する脈波検出手段と、カフの装着位置における血圧を検出する血圧検出手段と、上記脈波検出手段によって検出された脈波を記録する脈波記憶手段と、上記血圧検出手段によって検出された血圧を記録する血圧記憶手段と、
上記脈波検出手段によって各装着位置毎にそれぞれ採取された脈波を、各装着位置毎に検出された血圧に基づいて、共通のスケールを有する補正脈波となるように補正する脈波補正手段と、
異なる装着位置の上記補正脈波を比較して血管狭窄の有無の判断材料となる指標を求める指標出力手段とを備えたことを特徴としている。

また、請求項８の血管狭窄検査装置は、生体の四肢に装着される複数のカフと、上記カフの装着位置における脈波を検出する脈波検出手段と、上記脈波検出手段によって検出された脈波を記録する脈波記憶手段と、上記脈波記憶手段に記録された脈波から血管狭窄の有無の判断材料となる指標を求める指標出力手段とを備え、
指標出力手段は、記録手段に記録されている下肢についての脈波が１拍する間に、当該脈波に２つ以上のピークを検出することで、カフの装着位置よりも末梢側における血管狭窄の有無の判断材料となる指標を求めることを特徴としている。

すなわち、上記請求項１の発明によれば、上記脈波補正手段によって共通のスケールを有する補正脈波が生成されるので、異なる装着位置の補正脈波であっても脈圧変化速度の比較が可能となり、従来に比べてより高精度に血管狭窄の診断を行うことが可能となった。

また請求項８の発明によれば、脈波が１拍する間に、当該脈波に２つ以上のピークが存在した場合、下肢のカフの装着位置よりも末梢側（下流側）に血管狭窄が存在する可能性が高いと診断することができる。

以下図示実施例について説明すると、図１は被験者Ｐと、該被験者Ｐの血管狭窄の有無や血管狭窄の位置を診断する血管狭窄検査装置１とを示している。
被験者Ｐには左右の上肢及び左右の下肢にそれぞれ右上肢カフ２ａ、左上肢カフ２ｂ、右下肢カフ２ｃ、左下肢カフ２ｄがそれぞれ装着されており、各カフ２ａ〜２ｄには、カフ２ａ〜２ｄの装着位置の脈波を検出する脈波検出手段３ａ〜３ｄと、カフ２ａ〜２ｄの装着位置の血圧を検出する血圧検出手段４ａ〜４ｄとが備えられている。
これら脈波検出手段３ａ〜３ｄおよび血圧検出手段４ａ〜４ｄは、それぞれ脈波を記録する脈波記憶手段５ａ〜５ｄと、血圧を記録する血圧記憶手段６ａ〜６ｄとに接続され、またこれら脈波記憶手段５ａ〜５ｄおよび血圧記憶手段６ａ〜６ｄは、それぞれ後述する補正脈波を生成する脈波補正手段７ａ〜７ｄに接続されている。
そして上記脈波補正手段７ａ〜７ｄによって生成された補正脈波は、１台の指標出力手段８に送信され、当該指標出力手段８では異なるカフの装着位置における補正脈波を比較して、血管狭窄の有無の判断材料となる指標を求める。
指標出力手段８によって求められた指標は、さらに解析手段９に送信され、該解析手段９はこれらの指標から血管狭窄の有無や血管狭窄の位置についての解析を行い、表示手段１０は上記指標や解析結果を表示する。

このような構成を有する血管狭窄検査装置１の動作について説明すると、予め被験者Ｐの両上腕に右上肢カフ２ａおよび左上肢カフ２ｂを装着すると共に、両足首に右下肢カフ２ｃおよび左下肢カフ２ｄを装着し、この状態で血管狭窄検査装置１を作動させる。
すると、カフ２ａ〜２ｄが加圧されて被験者Ｐの上肢及び下肢が圧迫され、その後徐々に減圧される間に、血圧検出手段４ａ〜４ｄによってカフ２ａ〜２ｄの装着位置での血圧が検出され、この血圧は血圧記憶手段６ａ〜６ｄによって順次記録される。このとき、血圧記憶手段６ａ〜６ｄはカフ２ａ〜２ｄの装着位置ごとに最高血圧、最低血圧、平均血圧、脈圧等を記録する。
その後、さらにカフを減圧して所定の低いカフ圧を保持し、その間に脈波検出手段３ａ〜３ｄが脈波を検出し、この脈波は、それぞれ脈波記憶手段５ａ〜５ｄによって順次記録される。本実施例において、上記カフ圧は５０ｍｍＨｇとした。
なお、上記カフ２ａ〜２ｄは必ずしも被験者Ｐの四肢全てに装着する必要は無く、上肢及び下肢に少なくとも１ヶ所ずつカフを装着すれば、検査を行うことが可能である。

次に、各脈波記憶手段５ａ〜５ｄおよび各血圧記憶手段６ａ〜６ｄに記録された脈波及び血圧は、各脈波補正手段７ａ〜７ｄに送信され、当該脈波補正手段７ａ〜７ｄは、各脈波記憶手段５ａ〜５ｄに記録されている装着位置毎の脈波における血圧の最高値および最低値が、各血圧記憶手段６ａ〜６ｄに記憶された各装着位置毎の最高血圧および最低血圧となるよう、上記脈波を補正し、補正脈波が生成される。
このような補正脈波を生成することで、脈波における血圧の最高値が実際の最高血圧となるように補正され、脈波における血圧の最低値が実際の最小血圧に補正されるので、補正脈波は実際の血圧変動を表すこととなり、それぞれの装着位置における脈波の比較を共通のスケールで行うことが可能となる。
上述したように、上記脈波を測定するには、動脈の圧迫を防止するために低いカフ圧で測定を行わなければならず、このため、脈波検出手段３ａ〜３ｄで測定されている脈波は血圧の相対的上下を表しているだけで、ノンスケールとなる。
このため、異なる装着位置の脈波を比較して血管狭窄の有無を判断することができなかった。

そして、このようにして生成された補正脈波は、上記指標出力手段８によって各脈波補正手段７ａ〜７ｄから収集され、指標出力手段８及び解析手段９は、以下のようにして被験者Ｐの血管狭窄の有無や血管狭窄の位置の診断を行う。
図２〜図５は、異なる被験者Ｐの右上肢及び右下肢における補正脈波を重ねたものであり、各補正脈波の同期する任意の時間における１拍分の補正脈波を、各補正脈波の立ち上がり部分を一致させたものとなっている。
指標出力手段８及び解析手段９は、上述した異なる装着位置の補正脈波から、以下の判定手順を用いることで、血管狭窄の有無および位置の診断を行う。

第１の判定手順として、指標出力手段８は異なる補正脈波の立ち上がり部分における、同一脈圧での立ち上がり角度θを求めると共に、この立ち上がり角度θを比較し、解析手段９はこの立ち上がり角度θの比から、血管狭窄の有無を解析する。
ここで立ち上がり部分とは、補正脈波における最低値から最高値（ピーク）までの曲線をいい、立ち上がり角度θとは、この立ち上がり部分を時間で微分して求めることができる。
最初に、指標出力手段８は最高値の低い補正脈波の立ち上がり部分について、傾きが急激になだらかになる点ａを検知する。
例えば、最高値の低い補正脈波の最低値から最高値となるまでの曲線を時間で微分し、その結果が急激に減少する点を上記なだらかになる点ａとして採用する。
次に、指標出力手段８は２つの補正脈波の立ち上がり部分に対し、上記なだらかになる点ａの脈圧までの立ち上がり角度を算出し、算出された２つの補正脈波の立ち上がり角度θを、同一脈圧の位置で比較し、その比を解析手段９へと送信する。
そして解析手段９では、ある脈圧の位置の右上肢の立ち上がり角度θＡと、右下肢の立ち上がり角度θＬとを比較し、これらの角度に開きがある部分が存在すると、解析手段９は被験者Ｐに血管狭窄が存在する可能性があると解析する。
この第１の判定手順によれば、図２、図５の被験者は立ち上がり角度θＡ、θＬがほぼ同じなので、解析手段９によって血管狭窄がないと判断され、図３、図４の被験者は立ち上がり角度θＡ、θＬに開きのある部分が存在するので、解析手段９によって血管狭窄の危険性があると判断される。

次に第２の判定手順として、指標出力手段８は下肢の補正脈波に最初のピーク以外の第２、第３のピークの有無を検出すると共に、これら第２、第３のピークの高さを測定し、解析手段９はこの第２、第３のピークの高さによって、カフの装着位置よりも末梢側の血管狭窄を判断する。
図６に示す被験者のように、右下肢の補正脈波に第２のピークが現れる場合があり、この場合、指標出力手段８はこの第２のピークを検出し、その上で当該第２のピークの高さを測定する。
この第２のピークの高さは、当該第２のピークがないとした場合の、第１のピークから補正脈波が下降してゆくであろう予想曲線からの高さで判断される。
この第２のピークの高さが異常に高い場合には、解析手段９はカフの装着位置よりも末梢側に血管狭窄が存在する可能性が高いものと解析する。
一方、この第２ピークは、運動不足や肥満によって末梢血管抵抗が大きくなった被験者にも見られるが、これらの場合に上記第２ピークは小さく検出される。
また、図３や図４に示す被験者のように、カフの装着位置よりも心臓側に血管狭窄があると、たとえ末梢側に血管狭窄があったとしても、上記第２のピークが検出されにくくなる。
したがって、この第２の判定手順によれば、解析手段９によって図２の被験者には第２のピークが検出されないので末梢側に血管狭窄がないと判断され、解析手段９によって図５の被験者は第２のピークが検出されると共に、当該第２のピークの血圧が異常に高いと判断されるので、右下肢カフの装着位置よりも末梢側に血管狭窄の危険性があると判断される。

以下、本実施例の血管狭窄検査装置１による、図２〜図５の被験者についての解析結果を説明する。
最初に図２の被験者の場合、脈波のピークの低い方が右上肢の補正脈波となっており、ＡＢＰＩは１．１６で従来の判別方法では血管狭窄の危険性はないと判別されるところである。
解析手段９は第１の判定手順により、右上肢および右下肢における補正脈波の立ち上がり角度θＡ、θＬの比が所定値以上となる部分を検出しなかった。
続いて、解析手段９は第２の判定手順により、補正脈波の第２、第３のピークを検査し、この被験者の場合にはピークが検出されなかった。
そしてこれらの検出結果から、解析手段９はこの図２の被験者に、血管狭窄の危険性はないと判断し、その旨を表示手段１０に表示させる。

次に図３の被験者の場合、脈波のピークの低いほうが右下肢の補正脈波となっており、この被験者のＡＢＰＩは０．８３であった。
解析手段９は第１の判定手順により、右上肢および右下肢における補正脈波の立ち上がり角度θＡ、θＬの比が所定値以上となる部分を検出した。
このため、解析手段９はこの図２の被験者に、右下肢カフ２ｃの装着位置よりも心臓側に血管狭窄の危険性が高いと判断し、その旨を表示手段１０に表示させる。

次に図４の被験者の場合、脈波のピークの低いほうが右上肢の補正脈波となっている。
解析手段９は第１の判定手順により、右上肢および右下肢における補正脈波の立ち上がり角度θＡ、θＬの比が所定値以上となる部分を検出した。
このため、解析手段９はこの図２の被験者に、右下肢カフ２ｃの装着位置よりも心臓側に血管狭窄の危険性が高いと判断し、その旨を表示手段１０に表示させる。

図５の被験者の場合、脈波のピークの低い方が右上肢の補正脈波となっている。
解析手段９は第１の判定手順により、右上肢および右下肢における補正脈波の立ち上がり角度θＡ、θＬの比が所定値以上となる部分を検出しなかった。
続いて、解析手段９は第２の判定手順により、補正脈波の第２、第３のピークの有無と、その高さについて検討され、この被験者の場合にはピークが検出され、しかもその脈圧が高いと判定された。
そしてこれらの検出結果から、解析手段９はこの図２の被験者に、右下肢カフ２ｃの装着位置よりも末梢側での血管狭窄の可能性が高いと判断し、その旨を表示手段１０に表示させる。

次に、本発明に係る第２の実施例について説明する。この第２実施例において、血管狭窄検査装置１の構成は上記第１の実施例と全く同一であり、上記指標出力手段８および解析手段９による第１の判定手順だけが異なるので、以下その点について説明する。
本実施例における第１の判定手順において、指標出力手段８は異なる補正脈波の立ち上がり部分における、同一脈圧での時間差Δｔを測定し、解析手段９がこの時間差Δｔを所定の閾値と比較して、血管狭窄の有無を解析する。
具体的に説明すると、最初に、指標出力手段８は最高値の低い補正脈波の立ち上がり部分について、傾きが急激になだらかになる点ａを検知する。例えば、補正脈波の最小血圧から最大血圧となるまでの曲線を時間で微分し、その結果が急激に減少する点を上記なだらかになる点ａとして採用する。
次に、指標出力手段８は補正脈波の立ち上がり部分の最小血圧から上記なだらかになる点ａまでを一定の脈圧毎に分割し、各脈圧毎に上記最小血圧から当該血圧が検出されるまでの到達時間を求める。
さらに、指標出力手段８は最高値の高い補正脈波についても、補正脈波の立ち上がり部分について、上記最高値の低い補正脈波と同じ血圧毎に、それぞれの到達時間を求める。
そして、指標出力手段８は、最高値の低い補正脈波の到達時間と、最高値の高い補正脈波との到達時間とから、時間差Δｔを算出する。
図６は図３と図４の被験者について、時間差Δｔを縦軸、脈圧を横軸にグラフ化したもので、図３の被験者は上昇曲線、図４の被験者は放物線を描いているものの、両者とも閾値３０ｍｓを越えている。
このように時間差Δｔが所定の閾値を越えていると、解析手段９は当該被験者に血管狭窄が存在する可能性があると解析する。
なお本実施例では、当該閾値を３０ｍｓとしているが、当該閾値は使用するカフ２ａ〜２ｄの種類によって異なり、本実施例での閾値はカフ２ａ〜２ｄに従来公知のシングルカフを用いた場合の閾値となっている。

上記第２の実施例における第１の判定手順によれば、図２、図５の被験者は時間差Δｔが閾値を越えていないので、解析手段９によって血管狭窄がないと判断され、第３、第４の被験者は時間差Δｔが閾値を越えているので、解析手段９によって血管狭窄の危険性があると判断される。
この判断結果は上記第１の実施例における判断結果と同一であり、この結果を基にして上記第２の判断手順により解析を行えば、各被験者について上記第１の実施例と同一の診断結果を得ることができる。

本発明によれば、上記判定手順を用いて血管狭窄の有無及び位置を解析することで、従来のＡＢＰＩや％ＭＡＰ等を用いた診断では発見できなかった血管狭窄でもばらつきが少なく再現性高く検出が出来る。
つまり、従来ＡＢＰＩが０．９未満とはならない場合であっても血管狭窄が存在する場合があり、特にＡＢＰＩが境界域（０．９≦ＡＢＰＩ＜１．０）となった場合、高度な判断を行わなければならなかった。
また、％ＭＡＰや立ち上がり時間（Ｕ−ｔｉｍｅ）の問題点として、血管狭窄がかなり進行していないと、比較される脈波の差が見えてこない場合があり、また％ＭＡＰや立ち上がり時間が正常範囲であっても、血管狭窄が存在する場合も良く見かけられていた。
さらに本実施例では、上記脈波補正手段７ａ〜７ｄによって上肢及び下肢の脈波について補正脈波を生成しておくことで、上肢及び下肢の補正脈波を重ねた場合に、スケールが共通化された状態で立ち上がり部分が再現されるので、血管狭窄の判定を高精度に行うことができる。
逆にいえば、補正脈波を生成しないで立ち上がり角度θＡ、θＬを比較しようとしても、各脈波における最高値のスケールが共通していないので、立ち上がり角度θＡ、θＬの差が正確に現れず、正確に血管狭窄の判定をすることができなかった。

なお、上記実施例において、上記カフ２ａ〜２ｄには脈波検出手段３ａ〜３ｄ、血圧検出手段４ａ〜４ｄが設けられているが、これらをひとつの手段にすることも可能である。つまり、従来公知の圧力センサに脈波検出手段および血圧検出手段の機能を集約することが可能である。
また、上記脈波記憶手段５ａ〜５ｄ、血圧記憶手段６ａ〜６ｄ、脈波補正手段７ａ〜７ｄはそれぞれ各カフ２ａ〜２ｄごとに設けられているが、これらをそれぞれ１台ずつとし、各カフ２ａ〜２ｄからの脈波や血圧等を一括して処理するようにしても良い。
さらに、上記実施例では解析手段９による解析結果が表示手段に表示されていたが、表示手段に指標出力手段８による指標だけを表示して、当該指標を見た医師によって、血管狭窄の有無や位置の診断を行わせるようにしても良い。また、異なる装着位置における補正脈波を図２〜図５のように重ねて表示したものも、上記指標とすることが可能であり、医師は重ねて表示された補正脈波から、血管狭窄の有無や位置の診断を行うことも可能である。
そして、上記第１、第２の実施例において、カフを右上肢及び左上肢または、右下肢及び左下肢に装着して血管狭窄の有無を検査することも可能である。この場合には、上記第１、第２実施例における、第２の判定手順による検査結果を得ることはできない。

本実施例における血管狭窄検査装置の配置図。 ある被験者の右上肢及び右下肢の補正脈波を重ねた図。 ある被験者の右上肢及び右下肢の補正脈波を重ねた図。 ある被験者の右上肢及び右下肢の補正脈波を重ねた図。 ある被験者の右上肢及び右下肢の補正脈波を重ねた図。 図３と図４の被験者の補正脈波から検討される血圧と時間差Δｔとの関係図。

符号の説明

１ 血管狭窄検査装置 ２ａ〜２ｄ カフ
３ａ〜３ｄ 脈波検出手段 ４ａ〜４ｄ 血圧検出手段
５ａ〜５ｄ 脈波記憶手段 ６ａ〜６ｄ 血圧記憶手段
７ａ〜７ｄ 脈波補正手段 ８ 指標出力手段
９ 解析手段

Claims (10)

1. 生体の四肢に装着される複数のカフと、カフの装着位置における脈波を検出する脈波検出手段と、カフの装着位置における血圧を検出する血圧検出手段と、上記脈波検出手段によって検出された脈波を記録する脈波記憶手段と、上記血圧検出手段によって検出された血圧を記録する血圧記憶手段と、
   上記脈波検出手段によって各装着位置毎にそれぞれ採取された脈波を、各装着位置毎に検出された血圧に基づいて、共通のスケールを有する補正脈波となるように補正する脈波補正手段と、
   異なる装着位置の上記補正脈波を比較して血管狭窄の有無の判断材料となる指標を求める指標出力手段とを備えたことを特徴とする血管狭窄検査装置。
2. 上記脈波補正手段は、脈波記憶手段に記録された各カフの装着位置毎における脈波の血圧の最高値および最低値が、上記血圧記憶手段に記憶された各カフの装着位置毎の最高血圧および最低血圧となるよう、上記脈波を補正することを特徴とする請求項1に記載の血管狭窄検査装置
3. 上記指標出力手段は、異なるカフの装着位置における補正脈波の立ち上がり部分の立ち上がり角度の比較から指標を求めることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の血管狭窄検査装置。
4. 上記指標出力手段は、上記補正脈波の立ち上がり角度を、補正脈波の立ち上がり部分を時間で微分して算出することを特徴とする請求項３に記載の血管狭窄検査装置。
5. 上記指標出力手段は、異なるカフの装着位置における補正脈波の立ち上がり部分の同一血圧値における時間差によって指標を求めることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の血管狭窄検査装置。
6. 上記カフの装着位置を、四肢のうち少なくとも２ヶ所とすることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の血管狭窄検査装置。
7. 上記カフの装着位置を、左右の上肢、右上肢と両下肢、左上肢と両下肢、左右の下肢の組み合わせのうち、いずれかのカフの装着位置とすることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の血管狭窄検査装置。
8. 生体の四肢に装着される複数のカフと、上記カフの装着位置における脈波を検出する脈波検出手段と、上記脈波検出手段によって検出された脈波を記録する脈波記憶手段と、上記脈波記憶手段に記録された脈波から血管狭窄の有無の判断材料となる指標を求める指標出力手段とを備え、
   指標出力手段は、記録手段に記録されている下肢についての脈波が１拍する間に、当該脈波に２つ以上のピークを検出することで、カフの装着位置よりも末梢側における血管狭窄の有無の判断材料となる指標を求めることを特徴とする血管狭窄検査装置。
9. 上記解析手段は、脈波に２つ以上のピークが検出されたら、当該２つ目以降のピークの高さにより、カフの装着位置よりも末梢側における血管狭窄の有無の判断材料となる指標を求めることを特徴とする請求項６に記載の血管狭窄検査装置。
10. 上記カフの装着位置を、左右の上肢の少なくともいずれか一方、及び、左右の下肢の少なくともいずれか一方とすることを特徴とする請求項８または請求項９のいずれかに記載の血管狭窄検査装置。

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