JP2008110086A - 血管機能検査装置とプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＷＶ等の動脈硬化度の指標の測定精度を向上させることにより血管機能をより精度良く検査する。
【解決手段】血管硬化度の指標としてｂａＰＷＶ（上腕−足関節脈波伝播速度）を用いた場合、交感神経活動度指標（ＬＦ／ＨＦ）に対するｂａＰＷＶの関係を１次関数に近似して表示する。表示されたグラフにより、被測定者の安静時（冷静時）のｂａＰＷＶの値が１９．８ｍ／ｓｅｃ（切片）であることが示されるとともに、被測定者のＬＦ／ＨＦに対するｂａＰＷＶの傾きが０．５２であることが示される。このグラフを用いることにより、測定されたｂａＰＷＶの値から自律神経の状態による影響を除くことができるため、血管機能をより高い精度で検査することが可能になる。
【選択図】図７

Description

本発明は、血管の硬さを示す指標である血管硬化度を用いて血管機能を検査するための血管機能検査装置に関する。

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。このような動脈硬化症を防ぐためには、動脈硬化がどの程度進行しているかを診断する必要がある。動脈硬化の程度を診断するための方法としては、脈波伝播速度（以下、ＰＷＶ（Pulse Wave Velocity）と略す。）を用いて動脈の硬化度を測定する方法が知られている。このＰＷＶとは、心臓が血液を駆出する時に発生する脈波が血管壁を伝播する速度である。

動脈硬化が進行した血管は硬いためＰＷＶが速くなり、動脈硬化が進行していない血管は柔軟性に富むためＰＷＶは遅くなる。そのため、被測定者のＰＷＶを測定することにより、動脈硬化の進行度合いを診断することが可能となる。

しかし、このＰＷＶの値は血圧に依存するという問題点があるため、血圧による影響を除去して精度の高い血管硬化度を測定するようにした方法が提案されている（例えば、特許文献１、２、３参照。）。この特許文献１、２、３に開示されている方法では、動脈硬化度を示す指標としてＣＡＶＩ（Cardio Ankle Vascular Index）を用いることにより、血圧による依存性を排除した血管硬化度を診断している。

しかし、このようなＰＷＶやＣＡＶＩ等の指標を用いて動脈硬化の状態を検査しようとしても被測定者の状態によっては測定される値がばらついてしまうため、血管機能を精度良く検査することができない場合があった。

特開２００６−６８９３号公報 特開２００６−１１０１５５号公報 特開２００６−２８０７８４号公報

上述した従来の検査方法では、被測定者の状態によって測定値がばらつき、血管機能を精度良く検査することができない場合があるという問題点があった。

本発明の目的は、血管機能をより精度良く検査することが可能な血管機能検査装置を提供することである。

［血管機能検査装置］
上記目的を達成するために、本発明の血管機能検査装置は、生体の心電を測定する心電測定手段と、
前記心電測定手段により測定された心電データに基づいて、交感神経の活動度合いを示す交感神経活動度指標を算出する自律神経活動度算出手段と、
生体の血管の硬さを示す指標である血管硬化度を測定する血管硬化度測定手段と、
前記自律神経活動度算出手段により算出された交感神経活動度指標と前記血管硬化度測定手段により測定された血管硬化度とに基づいて交感神経活動度指標に対する血管硬化度の関係を計算する計算手段と、
前記計算手段により計算された結果を出力する出力手段とを有する。

本発明によれば、交感神経活動指標に対する血管硬化度の関係を計算した計算結果が表示されるため、生体の血管の硬さを示す指標から自律神経の状態による影響を除くことができ、血管機能をより高い精度で検査することが可能になる。

また、本発明の血管機能検査装置は、心電測定手段により測定された心電データを受け付ける受付手段と、
前記受付手段により受け付けられた心電データに基づいて、交感神経の活動度合いを示す交感神経活動度指標を算出する自律神経活動度算出手段と、
生体の血管の硬さを示す指標である血管硬化度を測定する血管硬化度測定手段と、
前記自律神経活動度算出手段により算出された交感神経活動度指標と前記血管硬化度測定手段により測定された血管硬化度とに基づいて交感神経活動度指標に対する血管硬化度の関係を算出する計算手段と、
前記計算手段により計算された結果を出力する出力手段とを有する。

好ましくは、前記血管硬化度測定手段は、
生体の少なくとも２ヶ所以上の部位の脈波を検出する脈波検出手段と、
生体の心音を検出する心音検出手段と、
前記脈波検出手段により検出された脈波および前記心音検出手段により検出された心音に基づいて脈波伝播速度を演算する演算手段とから構成されている。

また、好ましくは、前記血管硬化度測定手段は、生体の血圧を測定するための血圧測定手段をさらに有し、該血圧測定手段を用いて血管硬化度を測定する。

また、好ましくは、前記計算手段は、交感神経活動度指標に対する血管硬化度の関係を１次関数に近似する。

［プログラム］
また、本発明のプログラムは、生体の心電を測定するステップと、
測定された心電データに基づいて、交感神経の活動度合いを示す交感神経活動度指標を算出するステップと、
生体の血管の硬さを示す指標である血管硬化度を測定するステップと、
算出された交感神経活動度指標と測定された血管硬化度とに基づいて交感神経活動度指標に対する血管硬化度の関係を計算するステップと、
計算された交感神経活動度指標に対する血管硬化度の関係を出力するステップとをコンピュータに実行させる。

以上説明したように、本発明によれば、生体の血管の硬さを示す指標から自律神経の状態による影響を除くことができるため、血管機能をより高い精度で検査することが可能になるという効果を得ることができる。

本願の発明者は、ＣＡＶＩやＰＷＶ等の血管の硬さを示す指標（血管硬化度）の値には、自律神経の状態による影響を受けるのではないかと考えた。つまり、交感神経が副交感神経よりも優位な状態では、血圧が上昇するだけではなく血管平滑筋に作用して血管を収縮させているのではないかと推測した。そのため、本願の発明者は、ＣＡＶＩやＰＷＶ等の血管の硬さを示す指標から自律神経による影響を除けば本来の血管の硬さを示す指標が得られるものと考えた。

以下の本実施形態では、血管の硬化の度合いを示す指標としてｂａ(brachial ankle)ＰＷＶを使用する場合について説明を行なうが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、ｂａＰＷＶ以外のＰＷＶ、ＣＡＶＩ等の血管の硬さを示す指標であれば同様に適用することが可能である。なお、ｂａＰＷＶ（上腕−足関節ＰＷＶ）とは、上腕と足首の部位における脈波波形から求められたＰＷＶを示している。

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血管機能検査装置の構成を示すブロック図である。

本実施形態の血管機能検査装置は、図１に示されるように、脈波検出センサ８、９と、心臓の近辺に配置される心音検出センサ１０と、心音測定部１２と、脈波測定部１３と、心電図モニタ１４と、制御装置１８と、記憶装置２０と、生体情報を表示するための表示装置２２と、自律神経活動度算出部２４とから構成されている。

心電図モニタ１４は、被測定者の例えば喉元にマイナス電極を、左脇腹にプラス電極を、右脇腹にボディアースをそれぞれ装着し、心臓の動きを電気信号として得て心電データとして記録する。

自律神経活動度算出部２４は、心電図モニタ１４により測定された心電データに基づいて、交感神経の活動度合いを示す副交感神経活動度指標（ＬＦ／ＨＦ）を算出する。なお、ＬＦおよびＬＦ／ＨＦの具体的な算出の方法は後述する。なお、本実施形態では、自律神経活動度算出部２４は制御装置１８とは独立した構成要素として説明しているが、自律神経活動度算出部２４を制御装置１８内に含めるようにしてもよい。

心音測定部１２は、心音検出センサ１０により検出された心音データを制御装置１８に出力する。なお、心音検出センサ１０は、鎖骨や顎骨等に設けて骨伝動等により心音を検出するように構成してもよい。

脈波検出センサ８は、被測定者の上腕に設けられ、上腕の脈波を測定する。また、脈波検出センサ９は、被測定者の足首に設けられ、足首の脈波を測定する。なお、本実施形態では、脈波検出センサ８、９として圧力検出センサが使用されている場合について説明しているが、カフを用いてカフ圧により脈波を検出することも可能である。脈波測定部１３は、脈波検出センサ８、９により測定された脈波信号を制御装置１８に出力する。なお、脈波伝播速度を検出するためには、少なくとも２つ以上の脈波検出センサが必要となる。

制御装置１８は、例えばコンピュータからなり、心音測定部１２、脈波測定部１３及び自律神経活動度算出部２４により得られた生体情報を処理し、この処理した情報を記憶装置２０に記憶し、あるいは表示装置２２に表示する。

また、制御装置１８は、心音測定部１２により測定された被測定者の心音データ、脈波測定部１３により測定された被測定者の脈波データ、および心電データを受け付ける受付手段を有するとともに、受け付けた心音データおよび脈波データに基づいて脈波伝播速度を演算する演算手段を有する。

そして、この演算手段および脈波測定部１３、脈波検出センサ８、９、心音測定部１２、心音検出センサ１０により、被測定者の血管の硬さを示す指標である血管硬化度を測定する血管硬化度測定手段が構成される。

さらに、制御装置１８は、この血管硬化度測定手段により測定された血管硬化度と自律神経活動度算出部２４により算出されたＬＦ／ＨＦとに基づいてＬＦ／ＨＦに対する血管硬化度の関係を計算する計算手段を有する。そして、表示装置２２は、この計算手段により計算された結果を出力する出力手段として機能する。

次に、図２を参照して本実施形態の血管機能検査装置の動作を説明する。

先ず、心音測定部１２および脈波測定部１３により生体の心音および脈波の測定が行われ、心電図モニタ１４により心電データの測定が行われる（Ｓ２０１）。そして、制御装置１８では、心音測定部１２により測定された心音データおよび脈波測定部１３により測定された脈波データに基づいて、血管硬化度のとして指標としてｂａＰＷＶが演算される（Ｓ２０２）。なお、このｂａＰＷＶの具体的な演算方法については後述する。

次に、自律神経活動度算出部２４は、心電図モニタ１４により測定された心電データに基づいてＬＦ／ＨＦ演算を行って、交感神経の活動度合いを示す交感神経活動度指標（ＬＦ／ＨＦ）を算出する（Ｓ２０３）。なお、算出されたｂａＰＷＶの値および自律神経活動度算出部２４により算出された算出結果は、制御装置１８により記憶装置２０に格納される。そして、このＳ２０１〜Ｓ２０３に示した測定が所定回数繰り返される（Ｓ２０４）。
次に、制御装置１８は、ＬＦ／ＨＦとｂａＰＷＶの値を１次関数に近似することによりＬＦ／ＨＦに対するｂａＰＷＶの関係を計算し（Ｓ２０５）、その計算結果を表示装置２２に表示する（Ｓ２０６）。

次に、図２のステップＳ２０２に示したｂａＰＷＶの演算方法を図３を用いて説明する。

まず、心音センサ２２から心音が検出される。心音を検出するのは、本来起点となるべき心音弁開放音を読み取るのが困難であるからである。次に脈波検出センサ８からの脈波に基づいて心音と脈波のノッチとの時間差ｔｂが検出される。この時間差ｔｂは、心音弁開放時から上腕脈波の立ち上がりまでの時間に相当する。次に脈波検出センサ９からの脈波の立ち上がりを検出し、上腕脈波の立ち上がりと足関節脈波の立ち上がりとの時間差ｔｂａが検出される。したがって、心音弁開放時から膝脈波の立ち上がりまでの時間はｔｂ＋ｔｂａとなる。このため、ｂａＰＷＶは下記の式（１）のように演算される。
ｂａＰＷＶ＝Ｌ／（ｔｂ＋ｔｂａ）・・・・・（１）

なお、足関節脈波から直接ノッチを検出しないのは、足関節脈波ではノッチを読み取りにくいからである。

次に、図２のステップＳ２０３に示したＬＦ／ＨＦ演算方法の詳細を図４〜図６に示す。

図４は、本実施形態の血管機能検査装置におけるＬＦ／ＨＦ演算方法を説明するためのフローチャートである。まずステップＳ４０１において、自律神経活動度算出部２４は、心電図モニタ１４から入力された心電データから心拍変動を算出する。この心拍変動の算出は、図５Ａ及びＢに示すように、Ｒ波と次のＲ波との間隔をとってＲ−Ｒ間隔を測定し、次に図５Ｃ及びＤに示すように、測定したＲ-Ｒ間隔データを後方のＲ波の時間的位置にプロットし、これを補間した後に、等間隔（図５Ｃの点線）で再サンプリングしたデータを作成することにより行う。次のステップＳ４０２においては、ステップＳ４０１で求めたデータに対してスペクトル分析（周波数変換）を行う。このステップＳ４０２でスペクトル分析した一例を図６に示す。次のステップＳ４０３においては、低周波成分ＬＦを求める。ここで、低周波成分ＬＦは、０．０４〜０．１５Ｈｚのパワースペクトル成分の積分値である。次のステップＳ４０４においては、高周波成分ＨＦを求める。ここで、高周波成分ＨＦは、０．１５〜０．４０Ｈｚのパワースペクトル成分の積分値である。そして、ステップＳ４０５において、ステップＳ４０３で求めたＬＦとステップＳ４０４で求めた比を算出し、ＬＦ／ＨＦとするものである。

このようにして自律神経活動度算出部２４は、心電図モニタ１４により測定された心電データから交感神経活動度指標（ＬＦ／ＨＦ）を算出する。

次に、本実施形態の血管機能検査装置における表示装置２２の表示の一例を図７に示す。
図７は、図２に示したステップＳ２０６において、制御装置１８が近似した結果を表示装置２２表示する表示例（グラフ）である。

図７に示すように、表示装置２２に表示される近似結果は、例えば５回のＬＦ／ＨＦ及びｂａＰＷＶの測定結果から近似され、ＬＦ／ＨＦに対するｂａＰＷＶの関係を示す下記のような１次関数となっている。
Ｙ＝０．５２Ｘ＋１９．８

即ち、表示装置２２には、被測定者の安静時（冷静時）のｂａＰＷＶの値が１９．８ｍ／ｓｅｃ（切片）であることが示されるとともに、被測定者のＬＦ／ＨＦに対するｂａＰＷＶの傾きが０．５２であることが示されている。

したがって、本実施形態の血管機能検査装置によれば、被測定者ごとにＬＦ／ＨＦに対するｂａＰＷＶの値の傾きを表示させることができ、被測定者の自律神経がどのような状態であっても、ｂａＰＷＶの値を正確に測定することができる。

また、本実施形態の血管機能検査装置によれば、ｂａＰＷＶの値から自律神経の状態による影響を除くことができるため、血管機能をより高い精度で検査することが可能になる。例えば、常にＬＦ／ＨＦが一定の値のｂａＰＷＶを測定結果として血管機能の評価を行うようにすれば、被測定者の自律神経の状態により影響を受けずに血管機能の評価を行うことができる。

[変形例]
なお、上記実施形態においては、自律神経機能を測定する自律神経機能測定手段として交感神経活動度指標ＬＦ／ＨＦを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば副交感神経活動度指標ＨＦを用いてもよい。

また、上記実施形態においては、血管硬化度としてｂａＰＷＶを用いていたが、血管硬化度としてＣＡＶＩを用いるようにしてもよい。この場合には、血圧測定装置を用いて被測定者の血圧を測定するようにして、脈波伝播速度と血圧値とに基づいてＣＡＶＩを算出するようにすればよい。ＣＡＶＩの具体的な算出方法については、特開２００６−１１０１５５号公報等に開示されている方法を用いることができるため、ここでは具体的な算出方法の説明は省略する。

本発明の一実施形態の血管機能検査装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態の血管機能検査装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態の血管機能検査装置におけるｂａＰＷＶの演算方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態の血管機能検査装置におけるＬＦ／ＨＦ演算方法を説明するためのフローチャートである。 ＬＦ／ＨＦ演算の際の心拍変動測定方法を示す図である。 ＬＦ／ＨＦ演算の際のスペクトル分析した一例を示す図である。 図１中の表示装置２２に示される表示の一例を示す図である。

符号の説明

８、９ 脈波検出センサ
１０ 心音検出センサ
１２ 心音測定部
１３ 脈波測定部
１４ 心電図モニタ
１８ 制御装置
２０ 記憶装置
２２ 表示装置
２４ 自律神経活動度算出部
Ｓ２０１〜Ｓ２０６ ステップ
Ｓ４０１〜Ｓ４０５ ステップ

Claims (10)

1. 生体の心電を測定する心電測定手段と、
   前記心電測定手段により測定された心電データに基づいて、交感神経の活動度合いを示す交感神経活動度指標を算出する自律神経活動度算出手段と、
   生体の血管の硬さを示す指標である血管硬化度を測定する血管硬化度測定手段と、
   前記自律神経活動度算出手段により算出された交感神経活動度指標と前記血管硬化度測定手段により測定された血管硬化度とに基づいて交感神経活動度指標に対する血管硬化度の関係を計算する計算手段と、
   前記計算手段により計算された結果を出力する出力手段と、
   を有する血管機能検査装置。
2. 心電測定手段により測定された心電データを受け付ける受付手段と、
   前記受付手段により受け付けられた心電データに基づいて、交感神経の活動度合いを示す交感神経活動度指標を算出する自律神経活動度算出手段と、
   生体の血管の硬さを示す指標である血管硬化度を測定する血管硬化度測定手段と、
   前記自律神経活動度算出手段により算出された交感神経活動度指標と前記血管硬化度測定手段により測定された血管硬化度とに基づいて交感神経活動度指標に対する血管硬化度の関係を算出する計算手段と、
   前記計算手段により計算された結果を出力する出力手段と、
   を有する血管機能検査装置。
3. 前記血管硬化度測定手段は、
   生体の少なくとも２ヶ所以上の部位の脈波を検出する脈波検出手段と、
   生体の心音を検出する心音検出手段と、
   前記脈波検出手段により検出された脈波および前記心音検出手段により検出された心音に基づいて脈波伝播速度を演算する演算手段と、
   から構成されている請求項１または２記載の血管機能検査装置。
4. 前記血管硬化度測定手段は、生体の血圧を測定するための血圧測定手段をさらに有し、該血圧測定手段を用いて血管硬化度を測定する請求項３記載の血管機能検査装置。
5. 前記計算手段は、交感神経活動度指標に対する血管硬化度の関係を１次関数に近似する請求項１から４のいずれか１項記載の血管機能検査装置。
6. 生体の心電を測定するステップと、
   測定された心電データに基づいて、交感神経の活動度合いを示す交感神経活動度指標を算出するステップと、
   生体の血管の硬さを示す指標である血管硬化度を測定するステップと、
   算出された交感神経活動度指標と測定された血管硬化度とに基づいて交感神経活動度指標に対する血管硬化度の関係を計算するステップと、
   計算された交感神経活動度指標に対する血管硬化度の関係を出力するステップと、
   をコンピュータに実行させるためのプログラム。
7. 心電測定手段により測定された心電データを受け付けるステップと、
   受け付けられた心電データに基づいて、交感神経の活動度合いを示す交感神経活動度指標を算出するステップと、
   生体の血管の硬さを示す指標である血管硬化度を測定するステップと、
   算出された交感神経活動度指標と測定された血管硬化度とに基づいて交感神経活動度指標に対する血管硬化度の関係を計算するステップと、
   計算された交感神経活動度指標に対する血管硬化度の関係を出力するステップと、
   をコンピュータに実行させるためのプログラム。
8. 血管硬化度を測定するステップでは、
   生体の少なくとも２ヶ所以上の部位の脈波を検出するステップと、
   生体の心音を検出するステップと、
   検出された脈波および検出された心音に基づいて脈波伝播速度を演算するステップをコンピュータに実行させる請求項６または７記載のプログラム。
9. 血管硬化度を測定するステップは、生体の血圧を測定するステップをさらに有し、測定した血圧値を用いて血管硬化度を測定する請求項８記載のプログラム。
10. 交感神経活動度指標に対する血管硬化度の関係を計算するステップは、交感神経活動度指標に対する血管硬化度の関係を１次関数に近似する請求項６から９のいずれか１項記載のプログラム。

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