JP2007014684A - 動脈硬化度評価装置および動脈硬化指数算出プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 動脈硬化度を評価する指標となる新規な動脈硬化指数を用いた動脈硬化度評価装置とそのプログラムを提供すること。
【解決手段】
脈波検出手段３と、脈波伝播速度決定手段４と、血圧検出手段５とを備え、動脈硬化指数算出手段６を有する動脈硬化度評価装置１について、動脈硬化指数算出手段６が、圧較正後の脈波伝播速度ＰＷＶｏｒｉと、ＣＡＶＩ＝ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ）×ＰＷＶ’^２を算出し、ＰＷＶｏｒｉをＣＡＶＩの２次式で表す回帰式を導くステップ１、該回帰式を、動脈硬化指数ＰＷＶｐｃｍ１を表す数式とするステップ２、ＰＷＶｏｒｉをＰＷＶｐｃｍ１の１次式で表す回帰式を導くステップ３、該回帰式を、動脈硬化指数ＰＷＶｐｃｍ２を表す数式とするステップ４、測定値を代入してＰＷＶｐｃｍ２を得るステップ５、を行ってＰＷＶｐｃｍ２に基づいて動脈硬化度を評価することとした。
【選択図】 図１２

Description

本発明は、血管、特に生体の動脈の硬化度を評価する動脈硬化度評価装置とその装置に用いられる動脈硬化指数算出プログラムに関する。

動脈硬化を診断する方法は、これまでにいくつも開発されてきている。その一つに生体の脈波伝播速度（または「脈波速度」、「ＰＷＶ」ともいう）を利用するものがある。脈波とは心臓の収縮により血液が大動脈に押し出された時発生する血管内の圧力変化が抹消方向に伝達する時の波動のことをいい、脈波伝播速度とは、脈波が血管中を伝わる速度をいう。健康な血管は柔らかく弾性力に富み、動脈硬化を起こした血管は硬くもろいことから、脈波が、硬い物質中で速く、柔らかい物質中では遅く伝わるという性質を利用し、動脈の脈波の伝播速度を測定し、その速度が速いほど血管の硬化が進んでいると診断するものである。

脈波伝播速度を利用する代表的な方法に大動脈脈波速度法（以下「ＰＷＶオリジナル法」という）が知られている。ＰＷＶオリジナル法は、大動脈弁口部より総腸骨動脈鼠頚部までを対象とて脈波伝播速度を測定するものである。被検者を背臥位にして、心II音、頚動脈波、股動脈波を時間軸に従って同時記録し、その後、上腕動脈からのコロトコフ音により血圧を測定する。心II音の発生から頚動脈波下行脚切痕が見られるまでの時間差をｔｃ、頚動脈波の立ち上り点から股動脈波の立ち上り点までの時間差をｔｃｆとすると、大動脈弁口部から総腸骨動脈鼠頚部までの脈波伝播時間Ｔは、Ｔ＝ｔｃ＋ｔｃｆとなる。一方、大動脈弁口部から総腸骨動脈鼠頚部までの動脈長Lは、第II肋間胸骨縁と対側股動脈拍動部の間の直線距離をｌとしたときに、このｌに１．３を乗じて得られること、即ち、Ｌ＝ｌ×１．３が成立することが知られている。以上より、大動脈弁口部から総腸骨動脈鼠頚部までの脈波伝播速度ＰＷＶ’（以下、圧較正されていない脈波伝播速度を「ＰＷＶ’」と表記する。）は、Ｌ／Ｔ、即ち、ＰＷＶ’＝１．３×ｌ／ｔｃ＋ｔｃｆとして求められる。こうして得られた脈波伝播速度ＰＷＶ’は、血圧により変動する値であるため、血圧により較正して圧力の影響を取り除いた指数として圧較正後の脈波伝播速度ＰＷＶｏｒｉが得られる。これがＰＷＶオリジナル法である。

ＰＷＶオリジナル法による圧較正された脈波伝播速度ＰＷＶｏｒｉは、個体固有の動脈硬さの指標となり、多数被検者の同時比較、一被検者の長期に亘る経時変化の評価が可能となった。特に、ＰＷＶオリジナル法の対象となる大動脈は、中枢系弾性タイプであり、系統的動脈硬化分布特性からみて、他臓器の動脈病変に先行するため、その予見性が評価されている。

一方、脈波伝播速度を利用しない動脈硬化を評価する指標として、頚部動脈系位相追跡型超音波変位法（以下「β法」という）を用いる手法が知られている。最高血圧Ｐｓ時の血管の外径をＤｓ、最低血圧Ｐｄ時の血管の外径をＤｄとした時に、式；ｌｎＰｓ／Ｐｄ＝β（Ｄｓ−Ｄｄ）／Ｄｄが成立することが実験的に立証されたもので、この式から導かれる上記βをスティッフネスパラメータと呼び、β＝ｌｎＰｓ／Ｐｄ×Ｄ／ΔＤを動脈硬化度を表す指標とするものである。β法を実際の被検者への測定に適用するには、被検者を背臥位として頸部に超音波をあてて反射エコーを画像に再現し、位相追跡システムを作動させて血管の口径微小変位波形を記録することにより行う。この測定における対象動脈は、総頚動脈、頚動脈洞、内頚動脈、椎骨動脈など頚部動脈系である。

β法も、その実用化後、頚部動脈系の非侵襲的な動脈硬化度の診断は、総頚動脈、洞動脈、内頚動脈、椎骨動脈に及び、その臨床上の効用は十分評価されるものであった。

動脈硬化を評価する指標となるＰＷＶオリジナル法とβ法であるが、いずれも欠点がある。即ち、脈波伝播速度の値が血圧値によって変動する値であるために、ＰＷＶオリジナル法では、血圧値に基づく較正が必要であり、また、β法では、極微小な血管口径変異（ΔＤ）を検出する必要があり、検出装置が特殊で高価であること等が挙げられる。

そこで、これらの欠点を改良するものとして、本発明者は、特開２００４−２３６７３０号公報（特許文献１）にて、次式（１）で表される動脈硬化評価の指標となるＣＡＶＩを提案している。

ＣＡＶＩ＝ｋ・ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ）・ＰＷＶ’^２ ・・・ 式（１）
（ここで、Ｐｓは最高血圧、Ｐｄは最低血圧、ＰＷＶ’は圧較正しない脈波伝播速度、ｋは定数をそれぞれ表す。）

所定の血管において、対数脈圧（ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ））が減少すると、それとは対称的に脈波伝播速度の二乗（ＰＷＶ’^２）が増加する関係が成立する。そのため、対数脈圧と脈波伝播速度の二乗との積は対象とする血管に固有の値となる。したがって、上記式（１）で得られるＣＡＶＩを動脈硬化指数に利用したため、血圧値の変動による要因を排除し、得られた血圧値をそのまま利用でき、そして、被験者個人の特性や測定時のコンディションなどによる影響を受けにくいという利点がある。そのため、正確で普遍的、客観的な動脈硬化指数である。なお、対数脈圧（ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ））とは、最低血圧（拡張期圧：Ｐｄ）に対する最高血圧（収縮期圧：Ｐｓ）の比の対数である。
特開２００４−２３６７３０号公報

ところが、動脈硬化指数であるＣＡＶＩは、動脈硬化が疑われるＣＡＶＩ値の高い範囲において、ＰＷＶオリジナル法による動脈硬化指数に比較してＣＡＶＩ値が大きく変位するすることが認められ、ＰＷＶオリジナル法による指標に慣れた医師や看護婦が、ＣＡＶＩによる結果から、実際よりも動脈硬化の程度を悪く診断してしまうおそれがあった。そこで、本発明は、ＣＡＶＩに代わる更に新しい動脈硬化指数を用いた動脈硬化度評価装置と、その装置に用いられる動脈硬化指数算出プログラムを与えるものである。

すなわち本発明は、脈波検出手段と、脈波伝播速度決定手段と、血圧検出手段とを備え、脈波伝播速度と血圧とに基づいて動脈硬化の程度を評価する動脈硬化指数を算出する動脈硬化指数算出手段を有する動脈硬化度評価装置であって、動脈硬化指数算出手段が、多数の被検者から得られた最高血圧値Ｐｓ、最低血圧値Ｐｄ、脈波伝播速度ＰＷＶ’に基づいて圧較正後の脈波伝播速度ＰＷＶｏｒｉと、ＣＡＶＩ＝ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ）×ＰＷＶ’^２を算出し、得られた多数のＰＷＶｏｒｉとＣＡＶＩの関係から、ＰＷＶｏｒｉをＣＡＶＩの２次式で表す回帰式を導くステップ１、前記ステップ１で得られた回帰式を、動脈硬化指数ＰＷＶｐｃｍ１を表す数式とするステップ２、前記ステップ１で算出したＣＡＶＩを前記ステップで得たＰＷＶｐｃｍ１を表す数式に代入してＰＷＶｐｃｍ１を得て、前記ステップ１におけるＰＷＶｏｒｉと、該ＰＷＶｐｃｍ１の両者の関係から、ＰＷＶｏｒｉをＰＷＶｐｃｍ１の１次式で表す回帰式を導くステップ３、前記ステップ３で得られた回帰式を、動脈硬化指数ＰＷＶｐｃｍ２を表す数式とするステップ４、そして、脈波検出手段と、脈波伝播速度決定手段と、血圧検出手段から得られた最高血圧値Ｐｓ、最低血圧値Ｐｄ、脈波伝播速度ＰＷＶ’を、前記ステップ４で得られたＰＷＶｐｃｍ２を表す数式に代入してＰＷＶｐｃｍ２を得るステップ５、を行ってＰＷＶｐｃｍ２を算出し、 ＰＷＶｐｃｍ２に基づいて動脈硬化度を評価する動脈硬化度評価装置を提供する。また、前記ステップ１〜ステップ５を実行して、生体の動脈硬化の指標となる動脈硬化指数を算出する処理と、算出された動脈硬化指数を表示手段に出力する処理とをコンピュータに実行させる動脈硬化指数算出プログラムを提供する。

上記ステップ１〜ステップ５を実行したため、最高血圧値Ｐｓ、最低血圧値Ｐｄ、脈波伝播速度ＰＷＶ’に基づいて新たな動脈硬化指数であるＰＷＶｐｃｍ２が得られる。このＰＷＶｐｃｍ２は、ＰＷＶオリジナル法による動脈硬化指数であるＰＷＶｏｒｉとの間で１次の高い相関があり、ＰＷＶｏｒｉに慣れた医者や看護婦であっても、誤診のおそれを減少させることができる。さらに、ＰＷＶオリジナル法による圧較正後の脈派伝播速度ＰＷＶｏｒｉや、ＣＡＶＩなどの従来の動脈硬化指数に比較してａｃ（オルタレーションコイフィシェント；alteration coefficient）の値が小さく、実質的なデータのばらつき度が極めて小さい。このため検査の信頼性、安定性が高く、精密度が高いという利点がある。なおここでａｃとは、標準偏差を平均値で除したものを１００倍した数値で、一般的に変動係数と呼ばれる統計量と同じである。

本発明はまた、前記の動脈硬化度評価装置において、動脈硬化指数算出手段が、前記ステップ３〜ステップ５に代えて、脈波検出手段と、脈波伝播速度決定手段と、血圧検出手段から得られた最高血圧値Ｐｓ、最低血圧値Ｐｄ、脈波伝播速度ＰＷＶ’を、前記ステップ２で得られたＰＷＶｐｃｍ１を表す数式に代入してＰＷＶｐｃｍ１を得るステップ６、を行ってＰＷＶｐｃｍ１を算出し、ＰＷＶｐｃｍ１に基づいて動脈硬化度を評価する動脈硬化度評価装置を提供する。

ステップ１、ステップ２、ステップ６を実行したため、最高血圧値Ｐｓ、最低血圧値Ｐｄ、脈波伝播速度ＰＷＶ’に基づいて新たな動脈硬化指数であるＰＷＶｐｃｍ１が得られる。このＰＷＶｐｃｍ１は、ＰＷＶｏｒｉとの間で１次の関係にあり、ＰＷＶｏｒｉに慣れた医者や看護婦であっても、誤診のおそれを減少させることができる。

前記ステップ１におけるＰＷＶｏｒｉが、頸動脈波と股動脈波から検出した脈派伝播速度ＰＷＶ’から得られたものとすることができる。頸動脈波と股動脈波から検出した脈派伝播速度ＰＷＶ’を用いるため、従来から信頼性が高いとされている大動脈に基づく脈波伝播速度ＰＷＶ’のデータを反映した動脈硬化指数を得ることができる。

また、前記ステップ１におけるＰＷＶｏｒｉが、最低血圧値Ｐｄを８０ｍｍＨｇとして圧較正したものとすることができる。最低血圧値Ｐｄを８０ｍｍＨｇとして圧較正したため、実測した脈波伝播速度ＰＷＶ’の圧較正が容易で、信頼性が高い圧較正後の脈派伝播速度ＰＷＶｏｒｉが得られる。

また、脈波検出手段が、生体の上腕の脈波を検出する上腕脈波検出手段と、生体の膝窩部の脈波を検出する膝窩脈波検出手段とを備える動脈硬化度評価装置とすることができる。生体の上腕から得た脈派と膝窩部から得た脈派を利用することができるため、脈派伝播速度ＰＷＶ’の実測時に動脈を締め付けることによるバソスパズムやバソリフレックスの発生が抑えられ、より正確な動脈硬化の評価が可能となる。

さらに、歪みセンサを備えた脈派検出装置を血圧検出手段に用いることができる。血圧検出手段に歪みセンサを備えた脈派検出装置を用いるため、脈派を直接電気信号に変換して血圧を検出することができるため、正確な血圧値を得ることができる。そのため、従来の血圧測定、例えば、オシロメトリック法に基づく血圧測定による外的要因を受けやすいという問題や、最高血圧、最低血圧の算出の仕方によっては正確な血圧が測定できないという問題が生じない。

歪みセンサを備えた脈派検出装置により検出した脈派から、それ以前の脈波形に見られない負のノッチが始めて認められる時点の血圧を最高血圧とし、該ノッチが消失した時点の血圧を最低血圧とすることができる。このように脈派から最高血圧と最低血圧を検出するため、最高血圧の決定も最低血圧の決定も容易かつ確実に行うことができる。また、その最高血圧、最低血圧の値は正確である。

本発明はまた、脈波検出手段と、脈波伝播速度決定手段と、血圧検出手段とを備え、脈波伝播速度と血圧とに基づいて動脈硬化の程度を評価する動脈硬化指数を算出する動脈硬化指数算出手段を有する動脈硬化度評価装置であって、動脈硬化指数算出手段が、最高血圧値Ｐｓ、最低血圧値Ｐｄ、脈波伝播速度ＰＷＶ’から動脈硬化指数ＰＷＶｐｃｍ２を算出する動脈硬化度評価装置を提供する。

最高血圧値Ｐｓ、最低血圧値Ｐｄ、脈波伝播速度ＰＷＶ’から動脈硬化指数ＰＷＶｐｃｍ２を算出する動脈硬化指数算出手段を有しているため、新たな動脈硬化指数であるＰＷＶｐｃｍ２を用いた動脈硬化の評価が可能な動脈硬化度評価装置とすることができる。

さらに、動脈硬化指数ＰＷＶｐｃｍ２を表す数式に基づいて、最高血圧値Ｐｓ、最低血圧値Ｐｄ、脈波伝播速度ＰＷＶ’から動脈硬化指数を算出する処理を、算出された動脈硬化指数を表示手段に出力する処理とをコンピュータに実行させる動脈硬化指数算出プログラムを提供する。

動脈硬化指数ＰＷＶｐｃｍ２を表す数式に基づいて、最高血圧値Ｐｓ、最低血圧値Ｐｄ、脈波伝播速度ＰＷＶ’から動脈硬化指数を算出する処理を、算出された動脈硬化指数を表示手段に出力する処理とをコンピュータに実行させたため、新たな動脈硬化指数であるＰＷＶｐｃｍ２を用いた動脈硬化の評価を可能とすることができる。

本発明によれば、予め準備した圧較正データなどを用いることなく、また、最高血圧値Ｐｂ、最低血圧値Ｐｄ、脈波伝播速度ＰＷＶ’が測定できれば、特殊な装置や高価な装置を用いることなく、正確で普遍的な動脈硬化指数を得ることができ、正確、迅速に動脈硬化の程度を診断することができる。

また、本発明によれば、従来のＰＷＶオリジナル法に基づく脈波伝播速度やＣＡＶＩに代わる新しい動脈硬化指数を用いることができ、動脈硬化指数のばらつきが少なく、医師や看護婦が動脈硬化の程度を正しく評価、診断することができる。

以下本発明についてその実施形態に基づいて詳細に説明する。本実施形態に係る動脈硬化度評価装置は、脈波センサなどの脈波検出手段と、検出した脈波などから脈波伝播速度を算出する脈波伝播速度決定手段、血圧計などの血圧検出手段、及び所定のデータから動脈硬化指数を算出するコンピュータに内臓される動脈硬化指数算出手段とを備えたものであり、その一例を図１や図２に示す。

本発明の動脈硬化度評価装置１，２のそれぞれ異なる態様を図１、図２のブロック図で表す。図１に示した動脈硬化度評価装置１は、脈波検出手段３、脈波伝播速度決定手段４、血圧検出手段５及び動脈硬化指数算出手段６を有している。動脈硬化指数算出手段６は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスク（ＨＤ）等を内蔵したコンピュータとこれを機動するコンピュータプログラムを含んで構成されている。そして、例えば、外部記録媒体であるＣＤ−ＲＯＭなどに記録された動脈硬化指数算出プログラムがＲＡＭ上に読み込まれ、ＣＰＵによって実行されると、脈波検出手段３から得られた脈波データや、血圧検出手段５から得られた最高血圧・最低血圧などの血圧データ、外部から入力された所定の血管長などのデータが所定の演算式に組み込まれて動脈硬化指数が算出される。算出された動脈硬化指数は、患者の氏名や過去のデータなどとともにディスプレイやプリンターに表示、出力されて利用に供せられる。

また、図２に示した動脈硬化度評価装置２もその機能は図１に示した動脈硬化度評価装置１とほぼ同様であるが、脈波検出手段３や血圧検出手段５から得られたデータを用いず、既存の脈波データや血圧データを動脈硬化指数算出手段６となるコンピュータに入力して用いている。従って、動脈硬化度評価装置２では、過去のデータを利用することができる。

以下、脈波検出手段３、脈波伝播速度決定手段４、血圧検出手段５、動脈硬化指数算出手段６についてさらに詳しく説明する。

脈波検出手段： 脈波検出手段３には、生体の上腕から脈波を検出する図３で示すような上腕脈波検出装置１１や、生体の膝窩部から脈波を検出する図５で示す膝窩脈波検出装置２１とを備えたものとすることができる。何れの脈波検出装置１１，２１も生体から脈波を検出することができ、脈波形としてディスプレイに出力される。上腕脈波検出装置１１は、帯状のカフ１２の長手方向中央部で短手方向の端部に歪みセンサ１３が取り付けられている。歪みセンサ１３が取り付けられたカフ１２は、図４に示すように、カフ１２を上腕部１４に巻き回し、カフ１２に縫いつけたマジックテープ（登録商標）１５，１６などで腕に止めることにより、歪みセンサ１３を上腕動脈拍動部の直上に当てた状態で１０ｍｍＨｇ程度の低圧で押圧固定することができるようになっている。この上腕脈波検出装置１１に備え付けられた歪みセンサ１３は高感度であるため、多少位置づれを起こしても正確に脈波を検出することができる。

歪みセンサ１３の外観図を図６に示す。歪みセンサ１３は、例えば、直径約３０ｍｍ、厚さ５ｍｍ〜２０ｍｍ程度の円柱状またはハット状の外形をした圧力トランスジューサ１７が、図外のアンプに接続するミニディンプラグ（４Ｐ）１８とコード１９で繋がれており、圧力トランスジューサ１７の表面１７ａに表れるステンレス板などの裏面１７ｂに半導体ストレインゲージ２０を備えている。歪みセンサ１３が生体からの圧力（脈圧）を受けると、半導体ストレインゲージ２０に歪みが発生し、その歪みを電気信号に変換し、図外の脈波検出手段の一部であるアンプで増幅して検出する（図７）。

上腕脈波検出装置１１で用いられるカフ１２は、オシロメトリックック法を利用した血圧計で用いられるカフのように、脈波検出部位を圧迫して血流を止めるものではなく、歪みセンサ１３が脈波の検出中に動かない程度に固定させるものであれば十分である。但し、この上腕脈波検出装置１１は血圧検出手段５としても機能させることが好ましいため、測定部位に対する圧迫圧を加え血流を止めることができるカフ１２とすることもできる。

膝窩脈波検出装置２１は、上腕脈波検出装置１１と同一のものとしても良いが、膝窩部からの血圧の測定を要求するものでないことや、大腿部にカフを巻き付けるとすると被験者に対する精神的、物理的負担を強いることにもなるため、図５で示すように、カフに変えて、巾の細いマジックバンド（登録商標）などの帯状結束具２２に歪みセンサ１３を取り付けたものとすることが好ましい。この帯状結束具２２は、マジックバンド（登録商標）の他、布製のもの、布にゴムを取り込んで伸縮性を持たせたものなどが利用でき、結束部位にはマジックテープ（登録商標）１５，１６を利用したものが好ましいが、伸縮性が大きければ結束部のない環状の締付具であっても良い。但し、膝窩部に対し３０ｍｍＨｇを超えるような過度の締め付けを起こさないようにすることが必要である。

脈波検出装置は、上記の歪みセンサ１３を備えたセンサ以外にも、頸動脈から発生する頸動脈波を検出する頸動脈波センサや、鼠蹊部に当てて股動脈から発生する股動脈波を検出する股動脈波センサ、心臓の真上に当てて心臓から発生する心音を検出する心音センサ、あるいは、足首や上腕に巻回し可能なカフに繋がる圧力センサなど、公知の各種脈派センサを脈波検出手段３として用いることもできる。また、両手首に装着する複数の電極を有し心電波形を得る心電誘導装置が備えられていても良い。

脈波伝播速度決定手段： 脈波伝播速度決定手段４は、脈波を検出した生体上の２点間の動脈の長さを、脈波伝播時間で除して脈波伝播速度を得るものである。種々の脈波検出手段３から検出された脈波や、心電波形、心音を共通の時間軸上においてタイムチャートとして示すと、図８のようになるが、例えば、上腕部から膝窩部までの脈波伝播時間は、大動脈弁口部から膝窩部までの脈波伝播時間と、大動脈弁口部から上腕部までの脈波伝播時間との差となりその時間を（Ｔ１）とすると、脈波検出部位間の距離（Ｌ１−Ｌ２）を脈波伝播時間（Ｔ１）で除して、脈波伝播速度は、（Ｌ１−Ｌ２）／Ｔ１として求められる。

なお、上腕脈波検出装置１１を用いる変わりに 心音を検出する心音センサから得られた心音などを利用して、大動脈弁口部から膝窩部までの脈波伝播時間Ｔ２を測定することにより、上記距離Ｌ１を時間Ｔ２で除することにより、脈波伝播速度を求めることもできる。この脈波伝播速度決定手段４も、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスク（ＨＤ）等を内蔵したコンピュータとこれを機動するコンピュータプログラムを含んで構成したものとしても良いし、脈波検出手段３に内蔵されて実行するものとしても良い。

血圧検出手段： 血圧検出手段５は、血圧の中でも、生体の最高血圧と最低血圧を検出するものであり、その一例として上述の歪みセンサ１３を備えたものがある。従って、上述の上腕脈波検出装置１１を血圧検出手段５としても用いることができるが、最高血圧値Ｐｓおよび最低血圧値Ｐｄの検出は、測定部位を圧迫し、一旦動脈の閉鎖を行った後、徐々に減圧していくときの脈波形の変化より検出するため、単に腕や足に巻き回すことができるだけのカフでは足りず、腕や足を押圧して血流を弱めることができる圧迫帯としてのカフを用いたものであることが必要である。このようなカフには、オシロメトリック法による血圧計で用いるカフを利用することができる。

最高血圧、最低血圧の検出は、歪みセンサ１３を通じて検出される脈波形が動脈の閉鎖が解かれた後に変化する場合の変化状態から求められる。図９は、上腕部に巻回されたカフの圧迫圧を変化させる過程で発生する脈波形を示したものである。ここに示された脈波形は、カフ圧が減圧されていく過程で変化していることがわかる。この脈波形において、最高血圧は、前の波形に見られない負のノッチが波形前成分として認められる時点の血圧であり、最低血圧は、前記ノッチが消失した時点での血圧値とした。このように、脈波形中の負のノッチの出現、消失をもって最高血圧、最低血圧を認識しており、最高血圧、最低血圧の決定を容易に行うことができる。そして、この方法によって求めた最高血圧、最低血圧は、橈骨動脈にカテーテルを挿入した観血的方法によって測定した最高血圧、最低血圧と一致して、正確な値であることがわかっている。

この他、オシロメトリック法やコロトコフ音の検出を利用する等の種々の血圧計を血圧検出手段５として用いることも可能である。

血圧検出手段５による血圧の検出は、万が一、バソリフレックスやバソスパズムが発生しても、その結果が脈波伝播速度に反映されないようにすることが好ましい。そのため、脈波の検出は、最高血圧、最低血圧の検出の前に行っておくことが好ましい。

動脈硬化指数算出手段： 動脈硬化指数算出手段は、以下のステップを実行することによって、動脈硬化を評価する新たな指標となるＰＷＶｐｃｍ１やＰＷＶｐｃｍ２とを求めるものである。

ステップ１： 多数の被検者から得られた最高血圧値Ｐｓ、最低血圧値Ｐｄ、脈波伝播速度ＰＷＶ’などのデータ群の中から、統計的に有意な回帰式が得られる程度に十分な数をサンプリングし、これらのデータから圧較正後の脈波伝播速度ＰＷＶｏｒｉと、ＣＡＶＩ＝ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ）×ＰＷＶ’^２を算出する。例えば、被検者ａ１の６月１日に測定したＰｓ、Ｐｄ、ＰＷＶからＰＷＶｏｒｉとＣＡＶＩを算出する。同様にして、被験者ａ１の１２月２０日測定によるＰｓ、Ｐｄ、ＰＷＶからＰＷＶｏｒｉとＣＡＶＩを算出し、被験者ａ２の７月８日測定によるＰｓ、Ｐｄ、ＰＷＶからＰＷＶｏｒｉとＣＡＶＩを算出し、・・・・・、被験者ａｎの○月○日測定によるＰｓ、Ｐｄ、ＰＷＶからＰＷＶｏｒｉとＣＡＶＩを算出する。

一般に、脈波伝播速度は、血圧が上昇するとそれに伴って上昇するという関係にあるため、種々の血圧値における脈波伝播速度は血圧の影響を受けていてその数値自体を単純に比較することはできない。そこで、種々の血圧値における脈波伝播速度ＰＷＶ’を、所定の血圧値における脈波伝播速度ＰＷＶに換算する必要がある。この血圧値による較正を行った後の脈波伝播速度が圧較正後の脈波伝播速度ＰＷＶｏｒｉである。

脈波伝播速度ＰＷＶ’を血圧で較正する方法としては、脈波速度較正カーブを求めておく方法がある。多数の症例を統計的に解析し図１０で示すような最低血圧（図１０では「最小血圧」と表記）と脈波伝播速度（図１０では「脈波速度」と表記）との関係を示す脈波速度較正カーブを作成し、任意の血圧値の下、実測した脈波伝播速度をこの脈波速度較正カーブに従って、最小血圧８０ｍｍＨｇのときの脈波伝播速度に換算するのである。また、別の圧較正方法としては、ＰＷＶｏｒｉ＝ＰＷＶｐｄ×（１／√Ｐｄ／√８０）（ここで、ＰＷＶｐｄは最低血圧Ｐｄの際の脈波伝播速度、Ｐｄは最低血圧、√ＰｄはＰｄの二乗根、√８０は、８０の二乗根をそれぞれ表す）の式に基づいてＰＷＶｏｒｉを求める方法がある。これらの何れかの方法によって、圧較正後の脈波伝播速度ＰＷＶｏｒｉを求めることができる。

次に、ＰＷＶｏｒｉとＣＡＶＩの両者の関係から、ＰＷＶｏｒｉをＣＡＶＩの２次式で表す回帰式を導く。上述の例について引き続き説明すると、被験者ａ１の６月１日測定のデータに基づき得られたＰＷＶｏｒｉとＣＡＶＩを、ＰＷＶｏｒｉを縦軸、ＣＡＶＩを横軸としたグラフにプロットする。同様にして、被験者ａ１の１２月２０日のデータから得られたＰＷＶｏｒｉとＣＡＶＩをプロットし、被験者ａ２の７月８日のデータから得られたＰＷＶｏｒｉとＣＡＶＩをプロットし、・・・・・、被験者ａｎの○月○日測定のデータから得られたＰＷＶｏｒｉとＣＡＶＩをプロットする。こうして得られた点の分布から、ＰＷＶｏｒｉをＣＡＶＩの２次式、すなわち、

ＰＷＶｏｒｉ＝Ａ（ＣＡＶＩ）^２＋Ｂ（ＣＡＶＩ）＋Ｃ ・・・式（２）
（ここで、Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ定数）
として表される回帰式を導く。

これを具体的に示したのが図１１である。図１１は、患者の上腕から測定した最高血圧値Ｐｓ、最低血圧値Ｐｄ、及び、股動脈波、頸動脈波、心音から測定した脈波に基づき算出された脈波伝播速度ＰＷＶ’などの、のべ患者２９３例のデータから、ＰＷＶｏｒｉとＣＡＶＩを算出し、縦軸にＰＷＶｏｒｉ、横軸にＣＡＶＩをプロットしたものである。ＰＷＶｏｒｉとＣＡＶＩの両者の関係から、ＰＷＶｏｒｉをＣＡＶＩの２次式で表わす回帰式を導くと、ＰＷＶｏｒｉをｙ、ＣＡＶＩをｘとして、
ｙ＝-0.0003ｘ^２＋0.1094ｘ＋4.8015 ・・・式（３）
で表すことができる。ここまでがステップ１である。

ステップ２： ステップ１で得られた回帰式をＰＷＶｐｃｍ１を表す数式とする。すなわち、上記回帰式（２）における係数はそのままとして、ＰＷＶｐｃｍ１をＣＡＶＩで表す式として、以下の式（４）
ＰＷＶｐｃｍ１＝Ａ（ＣＡＶＩ）^２＋Ｂ（ＣＡＶＩ）＋Ｃ ・・・式（４）
を得る。

上記図１１で示す例に適用すると、
ＰＷＶｐｃｍ１＝−0.0003（ＣＡＶＩ）^２＋0.1094（ＣＡＶＩ）＋4.8015 ・・式（５）
となる。

ステップ３： 前記ステップ１におけるＣＡＶＩを前記ステップ２で得られたＰＷＶｐｃｍ１を表す数式に代入してＰＷＶｐｃｍ１を得る。それから、前記ステップ１におけるＰＷＶｏｒｉと、ここで得られたＰＷＶｐｃｍ１の両者の関係から、ＰＷＶｏｒｉをＰＷＶｐｃｍ１の１次式で表す回帰式を導く。この回帰式は、
ＰＷＶｏｒｉ＝Ｅ（ＰＷＶｐｃｍ１）＋Ｆ ・・・式（６）
（ここで、Ｅ、Ｆはそれぞれ定数）
として表される。

図１２は、図１１で示したものと同じデータに基づいて得られたＰＷＶｏｒｉと、上述の方法で得られたＰＷＶｐｃｍ１との関係を示したものである。図１２では図１１と同様に縦軸にＰＷＶｏｒｉを、横軸にＰＷＶｐｃｍ１をプロットしている。ＰＷＶｏｒｉとＰＷＶｐｃｍ１の両者の関係から、ＰＷＶｏｒｉをＰＷＶｐｃｍ１の１次式で表す回帰式を導くと、ＰＷＶｏｒｉをｙ、ＰＷＶｐｃｍ１をｘとして、
ｙ＝1.0641ｘ−0.407 ・・・式（７）
で表される。これがステップ３である。

ステップ４： ステップ３で得られた回帰式（６）を新たな動脈硬化指数となるＰＷＶｐｃｍ２を表す数式とする。すなわち、上記回帰式（６）における係数はそのままとして、ＰＷＶｐｃｍ２をＰＷＶｐｃｍ１で表す式とする。よって、以下の式（８）
ＰＷＶｐｃｍ２＝Ｅ（ＰＷＶｐｃｍ１）＋Ｆ ・・・式（８）
（ここで、Ｅ、Ｆはそれぞれ定数）
が得られる。

上記図１２で示す例に適用すると、
ＰＷＶｐｃｍ２＝1.0641（ＰＷＶｐｃｍ１）−0.407 ・・・式（９）
となる。

ＰＷＶｐｃｍ２を表す式（８）
ＰＷＶｐｃｍ２＝Ｅ（ＰＷＶｐｃｍ１）＋Ｆ ・・・式（８）
に、式（４）
ＰＷＶｐｃｍ１＝Ａ（ＣＡＶＩ）^２＋Ｂ（ＣＡＶＩ）＋Ｃ ・・・式（４）
を代入して、ＰＷＶｐｃｍ１を削除すると、次式、
ＰＷＶｐｃｍ２＝Ｅ｛Ａ（ＣＡＶＩ）^２＋Ｂ（ＣＡＶＩ）＋Ｃ｝＋Ｆ ・・・式（９）
が得られる。従って、ＣＡＶＩを、最高血圧Ｐｓ、最低血圧Ｐｄ、脈波伝播速度ＰＷＶにて表現すると、ＰＷＶｐｃｍ２を表す次式（10）
PWVpcm2=A・E・(ln(Ps/Pd)×PWV'²)²+B・E・(ln(Ps/Pd)×PWV'²)+C・E+F ・・・式（10）
（ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｅ、Ｆはそれぞれ定数）
が得られる。

上記の図１２や図１１に示したデータに基づいて算出すると、式（９）に式（５）を代入して、
PWVpcm2=1.0641{-0.0003(CAVI)²+0.1094(CAVI)+4.8015}-0.407 ・・・式（11）
となり、
PWVpcm2=-0.0003192(CAVI)²+0.1164(CAVI)+4.7023 ・・・式（12）
が得られる。ＣＡＶＩ＝ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ）×ＰＷＶ’^２であるから、
PWVpcm2=-0.0003192(ln(Ps/Pd)×PWV'²)²+0.1164(ln(Ps/Pd)×PWV'²)+4.7023・・・式（13）
となる。

こうして得られたＰＷＶｐｃｍ２は、動脈硬化の新しい指標として用いることができる。従って、新たな被検者から実測されたＰｓ、Ｐｄ、ＰＷＶ’を上記式（１３）に代入することで、動脈硬化指数ＰＷＶｐｃｍ２が得られる。

なお、上記ステップ１〜ステップ５を行って、動脈硬化指数であるＰＷＶｐｃｍ２を求めたが、上記ステップ１とステップ２を行って得られた動脈硬化指数であるＰＷＶｐｃｍ１を動脈硬化指数として利用することもできる。

図１３に示すグラフは、ＳＫ病院での通院、入院患者および健常なボランティアを含めた年令２４〜８１才、男１０５例、女５２例、計１５７例の被検者を数日間隔をおいて２度、Ｐｓ、Ｐｄ、ＰＷＶを測定し、ＰＷＶｐｃｍ２（図１３では「ＰＷＶｐｃｍ」と表記）の再現性をみたものである。ＰＷＶｐｃｍ２の数値範囲は凡そ６〜１４ｍ／ｓで、回帰式ｙ＝0.9945ｘ＋0.0741、相関係数ｒ＝0.9888となった。このことから、ＰＷＶｐｃｍ２の値の高低を問わず高精度の再現性があることがわかる。

下記の表１〜表３には、、図１３の対象１５７例中、任意に１２例を抽出し、２週間の間で、１被検者につき５〜６回（平均５．２回）、Ｐｓ、Ｐｄ、ＰＷＶなどの種々の因子を測定、検出したものである。それぞれの因子について、平均値ｘ、標準偏差ＳＤ、ＳＤ／ｘ、ａｃを求めている。１２例のＰＷＶｐｃｍ２のレンジは６〜１４ｍ／ｓで、１２例のＰＷＶｐｃｍ２のａｃの平均が、2.6±0.67％と高精度であった。これに対し、１２例のＰｓのａｃの平均は、7.3±2.38％、Ｐｄのａｃの平均は、6.5±2.74％であった。

動脈硬化指数算出手段６で利用されるＰＷＶ’などの脈波データやＰｓ、Ｐｄなどの血圧データは、脈波伝播速度や血圧値そのものでなくとも、脈波の波形データなどであっても良い。また、従来からの記録の蓄積がある種々の脈波伝播速度を利用する方法に基づいて測定された既存の脈波伝播速度を利用することができる。

算出された動脈硬化指数であるＰＷＶｐｃｍ１やＰＷＶｐｃｍ２は動脈硬化を表す指標として、過去のデータなどとともにディスプレイあるいはプリンタ上に出力して動脈硬化の診断に利用することができる。

本発明の一実施形態による動脈硬化度評価装置を示すブロック図である。 本発明の別の実施形態による動脈硬化度評価装置を示すブロック図である。 上腕脈波検出装置を表し、図３（ａ）は図３（ｂ）のＳＡ−ＳＡ線断面図、図３（ｂ）はその平面図である。 生体の上腕に上腕脈波検出装置を着けた状態を表す外観図である。 膝窩脈波検出装置を表し、図５（ａ）は図５（ｂ）ＳＢ−ＳＢ線断面図、図５（ｂ）はその平面図である。 歪みセンサを表し、図６（ａ）はその圧力トランスジューサの正面図、図６（ｂ）は、歪みセンサの平面図である。 歪みセンサで得られたデータの処理を示すアンプブロック図である。 脈波検出装置にて生体から検出された脈波形、その他の信号を示すタイムチャートである。 歪みセンサで検出した脈波の波形を示すチャート図である。 脈波伝播速度較正カーブを示す図である。 ＣＡＶＩとＰＷＶとの関係を表すグラフである。 ＰＷＶｐｃｍ１とＰＷＶとの関係を表すグラフである。 ＰＷＶｐｃｍ２の再現性を表すグラフである。

符号の説明

１，２ 動脈硬化度評価装置
３ 脈波検出手段
４ 脈波伝播速度決定手段
５ 血圧検出手段
６ 動脈硬化指数算出手段
１１ 上腕脈波検出装置
１２ カフ
１３ 歪みセンサ
１４ 上腕部
１５，１６ マジックテープ（登録商標）
１７ 圧力トランスジューサ
１７ａ 表面
１７ｂ 裏面
１８ ミニディンプラグ
１９ コード
２０ 半導体ストレインゲージ
２１ 膝窩脈波検出装置
２２ 帯状結束具

Claims (10)

1. 脈波検出手段と、脈波伝播速度決定手段と、血圧検出手段とを備え、脈波伝播速度と血圧とに基づいて動脈硬化の程度を評価する動脈硬化指数を算出する動脈硬化指数算出手段を有する動脈硬化度評価装置であって、
   動脈硬化指数算出手段が、
   多数の被検者から得られた最高血圧値Ｐｓ、最低血圧値Ｐｄ、脈波伝播速度ＰＷＶ’に基づいて圧較正後の脈波伝播速度ＰＷＶｏｒｉと、ＣＡＶＩ＝ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ）×ＰＷＶ’^２を算出し、得られた多数のＰＷＶｏｒｉとＣＡＶＩの関係から、ＰＷＶｏｒｉをＣＡＶＩの２次式で表す回帰式を導くステップ１、
   前記ステップ１で得られた回帰式を、動脈硬化指数ＰＷＶｐｃｍ１を表す数式とするステップ２、
   前記ステップ１で算出したＣＡＶＩを前記ステップで得たＰＷＶｐｃｍ１を表す数式に代入してＰＷＶｐｃｍ１を得て、前記ステップ１におけるＰＷＶｏｒｉと、該ＰＷＶｐｃｍ１の両者の関係から、ＰＷＶｏｒｉをＰＷＶｐｃｍ１の１次式で表す回帰式を導くステップ３、
   前記ステップ３で得られた回帰式を、動脈硬化指数ＰＷＶｐｃｍ２を表す数式とするステップ４、そして、
   脈波検出手段と、脈波伝播速度決定手段と、血圧検出手段から得られた最高血圧値Ｐｓ、最低血圧値Ｐｄ、脈波伝播速度ＰＷＶ’を、前記ステップ４で得られたＰＷＶｐｃｍ２を表す数式に代入してＰＷＶｐｃｍ２を得るステップ５、
   を行ってＰＷＶｐｃｍ２を算出し、
   ＰＷＶｐｃｍ２に基づいて動脈硬化度を評価する動脈硬化度評価装置。
2. 請求項１記載の動脈硬化度評価装置において、
   動脈硬化指数算出手段が、
   前記ステップ３〜ステップ５に代えて、脈波検出手段と、脈波伝播速度決定手段と、血圧検出手段から得られた最高血圧値Ｐｓ、最低血圧値Ｐｄ、脈波伝播速度ＰＷＶ’を、前記ステップ２で得られたＰＷＶｐｃｍ１を表す数式に代入してＰＷＶｐｃｍ１を得るステップ６、
   を行ってＰＷＶｐｃｍ１を算出し、
   ＰＷＶｐｃｍ１に基づいて動脈硬化度を評価する動脈硬化度評価装置。
3. 前記ステップ１におけるＰＷＶｏｒｉが、頸動脈波と股動脈波から検出した脈派伝播速度ＰＷＶ’から得られたものである請求項１または請求項２記載の動脈硬化度評価装置。
4. 前記ステップ１におけるＰＷＶｏｒｉが、最低血圧値Ｐｄを８０ｍｍＨｇとして圧較正したものある請求項１〜請求項３何れか１項記載の動脈硬化度評価装置。
5. 脈波検出手段が、生体の上腕の脈波を検出する上腕脈波検出手段と、生体の膝窩部の脈波を検出する膝窩脈波検出手段とを備える請求項１〜請求項４何れか１項記載の動脈硬化度評価装置。
6. 歪みセンサを備えた脈派検出装置を血圧検出手段に用いる請求項１〜請求項５何れか１項記載の動脈硬化度評価装置。
7. 最高血圧を、それ以前の脈波形に見られない負のノッチが始めて認められる時点の血圧とし、最低血圧を、該ノッチが消失した時点の血圧とする請求項６記載の動脈硬化度評価装置。
8. 脈波検出手段と、脈波伝播速度決定手段と、血圧検出手段とを備え、脈波伝播速度と血圧とに基づいて動脈硬化の程度を評価する動脈硬化指数を算出する動脈硬化指数算出手段を有する動脈硬化度評価装置であって、
   動脈硬化指数算出手段が、最高血圧値Ｐｓ、最低血圧値Ｐｄ、脈波伝播速度ＰＷＶ’から動脈硬化指数ＰＷＶｐｃｍ２を算出する動脈硬化度評価装置。
9. 最高血圧値Ｐｓ、最低血圧値Ｐｄ、脈波伝播速度ＰＷＶ’に基づいて圧較正後の脈波伝播速度ＰＷＶｏｒｉと、ＣＡＶＩ＝ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ）×ＰＷＶ’^２を算出し、得られた多数のＰＷＶｏｒｉとＣＡＶＩの関係から、ＰＷＶｏｒｉをＣＡＶＩの２次式で表す回帰式を導くステップ１、
   前記ステップ１で得られた回帰式を、動脈硬化指数ＰＷＶｐｃｍ１を表す数式とするステップ２、
   前記ステップ１で算出したＣＡＶＩを前記ステップで得たＰＷＶｐｃｍ１を表す数式に代入してＰＷＶｐｃｍ１を得て、前記ステップ１におけるＰＷＶｏｒｉと、該ＰＷＶｐｃｍ１の両者の関係から、ＰＷＶｏｒｉをＰＷＶｐｃｍ１の１次式で表す回帰式を導くステップ３、
   前記ステップ３で得られた回帰式を、動脈硬化指数ＰＷＶｐｃｍ２を表す数式とするステップ４、そして、
   脈波検出手段と、脈波伝播速度決定手段と、血圧検出手段から得られた最高血圧値Ｐｓ、最低血圧値Ｐｄ、脈波伝播速度ＰＷＶ’を、前記ステップ４で得られたＰＷＶｐｃｍ２を表す数式に代入してＰＷＶｐｃｍ２を得るステップ５、
   を実行して、生体の動脈硬化の指標となる動脈硬化指数を算出する処理と、算出された動脈硬化指数を表示手段に出力する処理とをコンピュータに実行させる動脈硬化指数算出プログラム。
10. 動脈硬化指数ＰＷＶｐｃｍ２を表す数式に基づいて、最高血圧値Ｐｓ、最低血圧値Ｐｄ、脈波伝播速度ＰＷＶ’から動脈硬化指数を算出する処理と、算出された動脈硬化指数を表示手段に出力する処理とをコンピュータに実行させる動脈硬化指数算出プログラム。
    
    
    
    
    
    

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