JP2007289542A - 動脈狭窄診断システム - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な装置を必要とすることなく簡易な方法で動脈狭窄を早期に発見できるようにする。
【解決手段】動脈狭窄診断システムは、動脈狭窄診断装置１０と、臥位状態の被測定者の下肢に対して負荷を与えるための運動負荷装置２０とから構成されている。動脈狭窄診断装置１０は、カフ４１〜４４を装着したままの被測定者の下肢に対して運動負荷装置２０により一定の負荷が与えられた後に、足関節および上腕の血圧を測定してＡＢＩ（足関節上腕血圧比）を算出する。測定されたＡＢＩの値が、正常な値の範囲外の場合、動脈狭窄診断装置１０は、動脈狭窄の可能性があると判定してその旨を表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、動脈の狭窄および閉塞を診断するための動脈狭窄診断システムに関する。

近年、食生活の変化や、運動不測、高齢化等に伴い動脈硬化症が増加している。この動脈硬化症の中の１つとして、抹消動脈に狭窄部または閉塞部が発生して動脈の内径が細くなり血液の流れが悪化する閉塞性動脈硬化症が増加して問題となっている。この閉塞性動脈硬化症は、進行に伴い下肢のしびれ、間歇性跛行、安静時疼痛、潰瘍、壊疽等の様々な症状をもたらすため早期に発見して適切な治療を行うことが必要である。

このような動脈狭窄を発見して閉塞性動脈硬化症を診断するための指標として足関節上腕血圧比（以下、ＡＢＩ（Ankle Brachial pressure Index）と略す。）を用いることが知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。

このＡＢＩとは、足関節（足首）における最高血圧値と上腕における最高血圧血との比を表したものであり、下記の式により算出される。
ＡＢＩ＝足首最高血圧／上腕最高血圧

一般的に、臥位状態で四肢の血圧を測定した場合、健常者であれば下肢の血圧値の方が上肢の血圧値よりもやや高い値となる。しかし、動脈に狭窄部があると、その狭窄部よりも先の下流側には血流が流れ難くなるため血圧値が低下する。そのため、下肢の血圧値として足首における最高血圧値を用い、上肢の血圧値として上腕における最高血圧値を用いてＡＢＩを測定し、このＡＢＩの値を正常な場合の値と比較することにより動脈の狭窄を診断することができる。

そして、一般的には、このＡＢＩの値が０．９〜１．３の範囲であれば正常であると診断される。なお、動脈の狭窄は下肢において発生する場合が多く、ＡＢＩの値が０．９未満の場合には、下肢において動脈の狭窄が発生している可能性があると診断される。

このようなＡＢＩを用いることにより、血管造影等の大規模な装置を用いることなく、閉塞性動脈硬化症のスクリーニング検査を実施することが可能となる。

しかし、このようなＡＢＩを用いた診断を行っても、動脈狭窄の程度が軽い場合には発見できない場合がある。例えば、血管の断面積の５０％が閉塞しているような場合でもＡＢＩの数値としては正常な範囲に入ってしまう場合がある。しかし、動脈硬化は徐々に進行していくため、閉塞性動脈硬化症の進行を放置しておくと最悪の場合には下肢の潰瘍や壊疽といった重篤な状態にもなりかねない。そのため、閉塞性動脈硬化症を早期に発見することが求められている。

血管造影等を行えば、このような初期の閉塞性動脈硬化症を発見することも可能である。しかし、血管造影を行うには大規模な装置と造影剤を投与する等の大幅な手間が必要となるため、健康診断等のスクリーニング検査では現実的には採用することができない。

特開２００１−３４０３０６号公報 特開２００４−２６１３１９号公報

上述した従来技術では、複雑な装置を必要とすることなく閉塞性動脈硬化症を早期に発見することができないという問題点があった。

本発明の目的は、複雑な装置を必要とすることなく簡易な方法で動脈狭窄を早期に発見することが可能な動脈狭窄診断システムを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の動脈狭窄診断システムは、臥位状態の被測定者の下肢に負荷を与えるための運動負荷装置と、
被測定者の下肢および上肢の血圧を測定する血圧測定手段と、前記運動負荷装置により前記被測定者に一定の負荷量が与えられた場合に前記血圧測定手段により測定された血圧値に基づいて前記被測定者のＡＢＩを測定するＡＢＩ測定手段と、前記ＡＢＩ測定手段により測定されたＡＢＩの値が正常な値の範囲外の場合に前記被測定者に動脈狭窄の可能性があると判定する判定手段とを有する動脈狭窄診断装置とを備えている。

本発明によれば、臥位状態の被測定者に対して運動負荷装置により下肢に一定量の負荷を与えた後にＡＢＩを測定するようにしているので、通常の方法では発見できないような動脈狭窄を簡易な方法で早期に発見することが可能となる。

好ましくは、前記運動負荷装置が、
前記被測定者の下肢による踏力を受けて変位するペダルと、
前記ペダルの変位量に基づいて応力を発生させるための弾性手段とを有する。

また、本発明の動脈狭窄診断システムは、臥位状態の被測定者の下肢に負荷を与えるための運動負荷装置と、
前記運動負荷装置により被測定者に与えた負荷量を測定する負荷量測定手段と、被測定者の下肢および上肢の血圧を測定する血圧測定手段と、前記負荷量測定手段により測定された負荷量が予め定められた値を越えた場合に前記血圧測定手段により測定された血圧値に基づいて前記被測定者のＡＢＩを測定するＡＢＩ測定手段と、前記ＡＢＩ測定手段により測定されたＡＢＩの値が正常な値の範囲外の場合に前記被測定者に動脈狭窄の可能性があると判定する判定手段とを有する動脈狭窄診断装置とを備えている。

本発明によれば、負荷量測定手段により運動負荷装置の動作回数をカウントして被測定者に与えた負荷量を測定するようにしているので、測定者は運動負荷装置の動作回数を数える等の手間を省くことができる。

好ましくは、前記運動負荷装置が、
前記被測定者の下肢による踏力を受けて変位するペダルと、
前記ペダルの変位量に基づいて応力を発生させるための弾性手段とを有し、
前記負荷量測定手段は、前記ペダルの動作回数に基づいて負荷量を算出する。

以上説明したように、本発明によれば、臥位状態の被測定者に対して運動負荷装置により下肢に一定量の負荷を与えた後にＡＢＩを測定するようにしているので、通常の方法では発見できないような動脈狭窄を簡易な方法で早期に発見することが可能となるという効果を得ることができる。

まず、本発明の理解を助けるために、その背景及び概略を説明する。
上述したような従来の診断方法によれば、ある程度進行した動脈狭窄であれば発見することが可能である。しかし、本発明では、通常の測定方法ではＡＢＩの値を測定しても判定できないような早期の閉塞性動脈硬化症を診断できるような動脈狭窄診断システムを提案する。

間歇性跛行の患者に対してトレッドミル歩行負荷を行った後にＡＢＩを測定すると、ＡＢＩの値が悪化することが知られている。これは、下肢に負荷を与えると血流が筋肉へ盗流されることにより狭窄部より下流の血圧が大幅に降下するため、下肢の動脈部に狭窄部があると下肢血圧値が降下してＡＢＩの値が悪化するものと考えられている。

そのため、本発明の発明者は、被測定者に対して運動負荷を与えた後にＡＢＩの測定を行えば、通常の状態では発見できないような動脈狭窄を発見できるのではないかと考えた。

しかし、このようなトレッドミル歩行負荷のように被測定者が実際に歩行するような負荷を与えようとすると、大規模な器具が必要となったり、運動後に測定装置を装着したりする等の手間が必要となったりする。

そこで、本発明では、大規模な器具を必要とすることなく、また血圧測定のための器具を装着したままで同等の運動負荷を被測定者に与えることが可能な動脈狭窄診断システムを提案する。

[実施形態]
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態の動脈狭窄診断システムの構成を示すシステム図である。

本実施形態の動脈狭窄診断システムは、図１に示されるように、動脈狭窄診断装置１０と、臥位状態の被測定者の下肢に対して負荷を与えるための運動負荷装置２０とから構成されている。

図１では被測定者はベッドの上に背臥位（あおむけ）の姿勢で寝ている。なお、上腕と足首とがほぼ同じ高さとなるのであれば、腹臥位（うつぶせ）、側臥位の姿勢でも測定が可能である。

また、動脈狭窄診断装置１０に接続されている４つのカフ（血圧測定帯）４１〜４４が、それぞれ被測定者の左上腕、右上腕、左足首、右足首に装着されている。さらに、被測定者に対して負荷を与えるための運動負荷装置２０も動脈狭窄診断装置１０に接続されている。

次に、運動負荷装置２０の詳細な構造を図２、図３を参照して説明する。
図２は運動負荷装置２０を正面から見た図であり、図３は運動負荷装置２０を側面から見た図である。

この運動負荷装置２０は、左足用と右足用の２つの部分により構成されている。ここでは、説明を簡単にするために、右足用の構成についてのみ説明するが、左足用の構成についても右足用の構成と同じである。

本実施形態における運動負荷装置２０の右足用の構成は、図２に示されるように、２本のペダル保持アーム２２、２３と、このペダル保持アーム２２、２３に挟まれたペダル２１と、ペダル保持アーム２２、２３およびペダル２１を貫通しているシャフト２４と、シャフト２４をペダル保持アーム２２、２３に固定するためのナット２５、２６とを有している。

また、図３に示すように、ペダル２１には、ペダル保持アーム２２を固定するための突起部２７が設けられている。そのため、ペダル２１は、シャフト２４を中心に回転しないような構造になっている。

また、ペダル保持アーム２２のナット２４により固定されていない端部は、倒れることが可能なように被測定者が寝ているベッド上に固定されている。
また、このベッド上には支柱２８が設けられていて、この支柱２８とペダル保持アーム２２との間は弾性体であるバネ２９により接続されている。
なお、図３において、ペダル２１の反対側部分も同様な構成となっているため、その説明は省略する。

本実施形態の運動負荷装置２０は、このような構成となっていることにより、図３に示すように、ペダル２１に荷重を加えることによりペダル保持アーム２２の端部を中心にして倒れ、荷重が加わらなくなるとバネ２９の応力により元の位置に戻るような構造となっている。そして、このペダル２１を被測定者の足により踏み込んでもらうことにより、被測定者の下肢に負荷を与えることができる。

そして、運動負荷装置２０には、動作回数を測定するためのセンサ（図示せず）が設けられている。

なお、ここでは、運動負荷装置２０の一例として図２、図３に示すような構造を用いた場合について説明しているが、ペダル２１が被測定者の下肢による踏力を受けて変位し、弾性手段がペダル２１の変位量に基づいて応力を発生させるような構造であればどのような構造であっても良い。

また、本実施形態では、弾性手段としてバネを用いているが、変位に応じて応力を発生させるものであれば、ゴム等のバネ以外の弾性体を用いても良い。

ここで、バネ２９の弾性係数を変更することにより、１回の踏み込みによる負荷量を調整することができるようになっている。検査時間を短縮するためには１回の踏み込みによる負荷量を大きくすれば良い。しかし、被測定者には、年齢、性別、筋力が様々な人が対象であるため、高齢な女性でも無理することなく踏み込むことができる程度の強さにすることが必要である。

次に、本実施形態の動脈狭窄診断装置１０の具体的な構成を図４に示す。
本実施形態の動脈狭窄診断装置１０は、図４に示されるように、入力部１１と、表示部１２と、記憶部１３と、外部インタフェース１４と、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１５とが、バス１８により接続された構成となっている。

入力部１１は、被測定者の名前、年齢、性別等を入力することが可能なような操作部が設けられている。この入力部１１から入力された各種の情報は記憶部１３に記憶される。

表示部１２は、例えば液晶モニタにより構成され、運動負荷装置２０の動作回数や、測定された血圧値、測定されたＡＢＩの値、および動脈狭窄の有無等を表示する。

外部インタフェース１４は、運動負荷装置２０に設けられたセンサによりペダル２１の動作回数の情報を入力する。

ＣＰＵ１６は、所定のプログラムに基づいて入力部１１、表示部１２、記憶部１３、外部インタフェース１４等の制御を行うことによりＡＢＩの値を測定して動脈狭窄の有無を判定する。

このようにして所定のプログラムに基づいた処理が行われることにより実現される動脈狭窄診断装置１０の機能構成例を図５に示す。
この図５を参照すると、本実施形態の動脈狭窄診断装置１０は、入力部１１と、表示部１２と、血圧測定手段３１と、ＡＢＩ算出手段３２と、判定手段３３と、負荷量測定手段３４とから構成されている。

負荷量測定手段３４は、運動負荷装置２０の動作回数を測定することにより被測定者に対して与えた負荷量を測定する。

血圧測定手段３１は、被測定者に装着されたカフ４１〜４４によって、下肢および上肢の血圧値、具体的には左上腕、右上腕、左足首、右足首の血圧値をそれぞれ測定する。

ＡＢＩ算出手段３２は、負荷量測定手段３４により測定された負荷量が予め定められた値を超えた場合に血圧測定手段３１により測定された血圧値に基づいてＡＢＩを測定する。

なお、上述したように、ＡＢＩは、足首最高血圧と上腕最高血圧との比によって求められるが、動脈の狭窄は下肢において発生する場合が多いため、上腕最高血圧は左右の平均としても良いし、いずれか高い値を用いてもよい。

例えば、上腕最高血圧として左右の平均値を用いた場合、下記の式によりＡＢＩ（左）、ＡＢＩ（右）を算出して、正常な範囲内か否かを判定すればよい。
ＡＢＩ（左）＝左足首最高血圧／左右上腕最高血圧の平均値
ＡＢＩ（右）＝右足首最高血圧／左右上腕最高血圧の平均値

判定手段３３は、ＡＢＩ算出手段３２により測定されたＡＢＩの値が正常な値の範囲にあるか否か、具体的にはＡＢＩの値が０．９〜１．３の範囲にあるか否かを判定し、測定されたＡＢＩの値が正常な値の範囲外の場合には被測定者に動脈狭窄の可能性があると判定する。この判定手段３３の判定結果は、測定されたＡＢＩの値とともに表示部１２に表示される。

次に、負荷量測定手段３４が運動負荷装置２０の動作回数に基づいて負荷量を測定する具体的な方法について説明する。

例えば、１回の踏み込みによるペダルの移動量が８ｃｍであるものとし、踏み始めの踏力が１．５ｋｇ、踏み終わりの踏力が７．０ｋｇだとすると、踏力の平均値は下記のように算出される。
踏力の平均値＝（７．０[ｋｇ]＋１．５[ｋｇ]）／２
＝４．２５[ｋｇ]≒４．２５×９．８[Ｎ]＝４１．６５[Ｎ]

そして、１回のペダルの動作による運動量は、踏力の平均値×移動距離であるため、下記の式により算出される。
１回のペダル動作による運動量＝踏力の平均値×移動距離
＝４１．６５[Ｎ]×０．０８[ｍ]≒３．３[Ｊ]
つまり、１回のペダルの動作により３．３Ｊの負荷が被測定者に対して与えられたことになる。

ここで、被測定者に対して２６０Ｊの負荷量を与えたい場合、下記の式により算出される回数だけ運動負荷装置２０を動作させるようにすればよい。
２６０[Ｊ]／３．３[Ｊ]≒７９[回]

ここでの回数はおおよその回数であるため、例えば規定回数を８０回とすれば被測定者に対して規定以上の負荷量を与えることができる。つまり、負荷量測定手段３４は、運動負荷装置２０の動作回数が８０回となった場合に、被測定者に与えた負荷量が規定値に達したと判定するようにすればよい。

なお、運動負荷装置２０の動作回数や、ＡＢＩ算出部３１により算出されたＡＢＩの値を随時表示部１２に表示するようにしてもよい。また、左上腕、右上腕、左足首、右足首の血圧値を表示部１２に表示するようにしてもよい
次に、本実施形態の動脈狭窄診断システムの動作を図６のフローチャートを参照して説明する。

まず、被測定者にベッドに寝てもらいカフ４１〜４４を、左上腕、右上腕、左足首、右足首に装着する。そして、血圧測定手段３１によりそれぞれの血圧を測定し、ＡＢＩ算出部３２により、その状態におけるＡＢＩの値を測定して記憶しておく。次に、被測定者に運動負荷装置２０を動かしてもらう。すると、負荷量測定手段３４は、運動負荷装置２０の動作回数をカウントして負荷量を測定する（Ｓ１０１）。

そして、負荷量測定手段３４により測定された負荷量が規定値を超えた場合（Ｓ１０２）、ＡＢＩ算出手段３２はＡＢＩの値を算出する（Ｓ１０３）。

すると、判定手段３３は、ＡＢＩ算出手段３２により算出されたＡＢＩの値が正常の範囲にあるか否かを判定する（Ｓ１０４）。ここで、算出されたＡＢＩの値が正常の範囲内であれば、判定手段３３は、正常である旨を表示部１２に表示する（Ｓ１０５）。また、算出されたＡＢＩの値が正常の範囲内で無い場合には、判定手段３３は、ＡＢＩの値が異常であるため動脈狭窄の可能性がある旨を表示部１２に表示する（Ｓ１０６）。

次に、本実施形態の動脈狭窄診断システムにより実際に被測定者に負荷を与えた前後のＡＢＩの変化を図７に示す。
グラフ９０は動脈狭窄の無い正常な人のグラフであり、グラフ９１は動脈狭窄のある人のグラフである。

グラフ９０を参照すると、正常な人の場合には、運動負荷装置２０により負荷を与えた前後においてもＡＢＩの値はほとんど変化していないことがわかる。しかし、グラフ９１を参照すると、動脈狭窄がある人の場合には、運動負荷装置２０により負荷を与える前は正常な範囲であったＡＢＩの値が、負荷を与えられた野値には急激に減少して正常な範囲を超えてしまっていることがわかる。

このように、本実施形態の動脈狭窄診断システムによれば、被測定者の下肢に対して規定値以上の負荷を与えた後に、ＡＢＩを測定することにより、通常の状態では発見できないような動脈狭窄を発見することが可能となる。

そして、本実施形態のように、臥位状態の被測定者の下肢に負荷を与えることができるような運動負荷装置２０を用いることにより、被測定者に血圧を測定するためのカフ４１〜４４を装着したままで負荷を与えることが可能となる。そして、規定値の負荷が被測定者に与えられたことを確認して、そのままの状態でＡＢＩの測定を行うことが可能となる。

このように、本実施形態の動脈狭窄診断システムによれば、簡易な方法で被測定者の下肢に負荷を与えてＡＢＩの測定を行うことが可能であるため、健康診断のようなスクリーニング検査においても本実施形態の動脈狭窄診断システムを用いることが可能である。

なお、本実施形態では、ペダル２１と、弾性手段であるバネ２９により被測定者の下肢に負荷を与える運動負荷装置２０を構成しているが、臥位状態の被測定者の下肢に負荷を与えることができるような構成であればどのような構造を用いても良い。例えば、２つのペダルのうち一方のペダルを踏むと反対側のペダルが被測定者側に戻ってくるような機構を用い、このペダルの動きに対してダンパーを用いて粘性抵抗を与えて被測定者に負荷を与えるような構造としても良い。

[変形例]
上記実施形態では、動脈狭窄診断装置１０により運動負荷装置２０の動作回数をカウントして負荷量を算出する場合を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、動脈狭窄診断装置１０が運動負荷装置２０の負荷量を算出しない場合でも同様に本発明を適用することができるものである。

この場合には、測定者が運動負荷装置２０の動作回数をカウントし、カウントした動作回数が一定値に達した場合に、動脈狭窄診断装置１０にＡＢＩ測定開始の指示を行うようにすればよい。この場合には、図５に示した負荷量測定手段３４は不要となる。

本発明の一実施形態の動脈狭窄診断システムの構成を示すブロック図である。 図１中の負荷装置２０の正面図である。 図１中の負荷装置２０の側面図である。 本発明の一実施形態の動脈狭窄診断装置１０の具体的な構成を示す図である。 本発明の一実施形態の動脈狭窄診断装置１０の機能構成例を示す図である。 本発明の一実施形態の動脈狭窄診断システムの動作を示すフローチャートである。 本実施形態の動脈狭窄診断システムにより被測定者に負荷を与えた前後のＡＢＩの変化を示す図である。

符号の説明

１０ 動脈狭窄診断装置
１１ 入力部
１２ 表示部
１３ 記憶部
１４ 外部インタフェース
１５ ＣＰＵ
１８ バス
２０ 運動負荷装置
２１ ペダル
２２、２３ ペダル保持アーム
２４ シャフト
２５、２６ ナット
２７ 突起部
２８ 支柱
２９ バネ
３１ 血圧測定手段
３２ ＡＢＩ算出手段
３３ 判定手段
３４ 負荷量測定手段
４１〜４４ カフ
Ｓ１０１〜Ｓ１０６ ステップ

Claims (4)

1. 臥位状態の被測定者の下肢に負荷を与えるための運動負荷装置と、
   被測定者の下肢および上肢の血圧を測定する血圧測定手段と、前記運動負荷装置により前記被測定者に一定の負荷量が与えられた場合に前記血圧測定手段により測定された血圧値に基づいて前記被測定者のＡＢＩを測定するＡＢＩ測定手段と、前記ＡＢＩ測定手段により測定されたＡＢＩの値が正常な値の範囲外の場合に前記被測定者に動脈狭窄の可能性があると判定する判定手段とを有する動脈狭窄診断装置と、
   を備えた動脈狭窄診断システム。
2. 前記運動負荷装置が、
   前記被測定者の下肢による踏力を受けて変位するペダルと、
   前記ペダルの変位量に基づいて応力を発生させるための弾性手段と、
   を有する請求項１記載の動脈狭窄診断システム。
3. 臥位状態の被測定者の下肢に負荷を与えるための運動負荷装置と、
   前記運動負荷装置により被測定者に与えた負荷量を測定する負荷量測定手段と、被測定者の下肢および上肢の血圧を測定する血圧測定手段と、前記負荷量測定手段により測定された負荷量が予め定められた値を越えた場合に前記血圧測定手段により測定された血圧値に基づいて前記被測定者のＡＢＩを測定するＡＢＩ測定手段と、前記ＡＢＩ測定手段により測定されたＡＢＩの値が正常な値の範囲外の場合に前記被測定者に動脈狭窄の可能性があると判定する判定手段とを有する動脈狭窄診断装置と、
   を備えた動脈狭窄診断システム。
4. 前記運動負荷装置が、
   前記被測定者の下肢による踏力を受けて変位するペダルと、
   前記ペダルの変位量に基づいて応力を発生させるための弾性手段とを有し、
   前記負荷量測定手段は、前記ペダルの動作回数に基づいて負荷量を算出する請求項３記載の動脈狭窄診断システム。

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