JP2008289678A - 血管内皮機能測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の血管内皮機能計測は、血管内皮機能計測の方式が侵襲的であるか非侵襲的であるかに係わらず、被験者に大きな負担や苦痛をかけるばかりでなく、測定技術の熟練や大掛かりな測定環境を必要とした。
【解決手段】血管への阻血圧や阻血時間を、血圧測定により制御するとともに、阻血前後の生体インピーダンス値の変化量及び変化率から血管内皮機能を評価し表示や印字や記録を行なう。また、生体インピーダンス測定部と血圧測定及び阻血部を測定部位に装着する簡素な構成をとる。
【選択図】図２

Description

本発明は、脈波伝播速度および阻血前後の血管拡張反応を測定することにより動脈硬化の度合いを容易に評価可能な血管機能測定装置に関するものである。

動脈硬化等の血管疾患の指標の一つとして、近年、血管内皮機能という血管の内面を覆っている内皮細胞という単層の細胞の機能（血管の拡がりやすさ）を表す指標が動脈硬化等の血管疾患の指標として認識されるようになってきた。内皮細胞は一酸化窒素（NO）をはじめとする様々な物質を産生しており、これらの物質の産生が減少したり分解が促進されたりすると、血管は拡がりにくくなり、各臓器の血流が低下する。内皮細胞による血管拡張反応は高血圧や加齢、糖尿病などの危険因子により障害されることが報告されている。また、血管内皮機能が障害されると、その障害により動脈硬化が促進されることも報告されている。即ち、血管内皮の機能異常自体が動脈硬化の危険因子になることを示すものとの認識が深まってきている。

このことより、内皮細胞による血管拡張反応を測定することで、血管内皮細胞の機能的異常を検出し動脈硬化症の早期病変が容易に発見できるものと考えられている。

従来の内皮細胞による血管拡張反応の測定方法としては、カテーテル等を用いた侵襲的方法により冠状動脈内にアセチルコリン等を投与し、冠状動脈血管の拡張反応を検討する方法がとられていた。

しかし、このような侵襲的方法では測定に多大な労力が必要であり、また被験者にも大きな負担を強いることになる。このため、ＦＭＤ（血流依存性血管拡張反応、Flow-Mediated Dilation）法と呼ばれる超音波診断装置を用いた非侵襲的方法が提唱され、内皮細胞による血管拡張反応として上腕動脈の血流依存性血管拡張反応を検討する方法も行われてきている。

ＦＭＤ法による非侵襲的方法は、例えば被験者の腕の所定部位に超音波測定端子を位置決めして配置する。次に安静状態での血管状態を検出し、血管径を検出する。その後前記所定部位の血管を一定時間、例えば５分間阻血する。そして阻血解除後再び測定端子を前述の安静時の血管径測定部位と同一位置に配置した後、阻血解除後所定時間間隔、例えば阻血解除後１分後より１分間隔での測定端子配置位置での血管径を検出する。これら血管径測定結果より、血管の拡張割合を測定する。

しかしながら、上記方法ではそれほど太いものではない血管の径の拡張割合を求めなければならず、阻血の前後で超音波測定端子を全く同じ位置に配置しなければ測定の精度を確保できなかった。このため、高精度な検出のためには熟練された技術が必要であった。

また高価な超音披診断装置を使用し血管の長軸Ｂモード像を得るのに熱練を要し、また画像解析装置等を別途利用しなければ血管の計測において客観性あるいは再現性を得ることが難しいなど計測値の信頼性や普及性に問題があった。

以上のような問題を解決する方式として、下記特許文献に示す阻血前後の生体インピーダンスの変化量から血管内皮機能を評価指標とする方式が提唱されている。

特開２０００−２０１９３０号公報

上述の特許文献による方式では、装着する電極や測定部が多く実際の測定の際はその準備だけで煩雑となっていた。また、検査期間中の被験者は、超音波測定端子の固定に拘束される神経をつかうばかりでなく、阻血の圧力および阻血時間に耐える必要もあった。ＦＭＤ法では２５０ｍｍＨｇの圧力で５分間阻血するのが一般的であるが、２５０ｍｍＨｇの圧力による阻血は高血圧者でない限り３分程度でもかなりの痛みを伴う。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであって、被験者への負荷を抑え、簡素な構成でしかも測定技術の熟練がさほど無くても安定した測定環境を提供できうる、動脈硬化等の血管疾患の指標を評価できる血管機能測定装置を提供することを目的とする。係る目的を達成する一手段として例えば以下の構成を備える。

即ち、被検者の手足における所定距離離間した所定部位に装着された第１の生体電極間に所定の定電流を供給する定電流供給手段と、
前記第１の生体電極の間の所定部位に所定距離離間して装着された第２の生体電極間の電圧値から生体インピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、
前記第２の生体電極が装着された前記被験者の手足に巻回されたカフの内圧を加圧するカフ制御手段と、
前記カフ制御手段を制御して血圧値を測定する血圧値測定手段と、
前記カフ制御手段を制御して一定時間、前記血圧値に所定圧を加算した圧力を与えることで一定時間の間阻血する阻血する阻血制御手段と、
前記阻血の前と前記一定時間の阻血を解除した後のそれぞれにおける前記生体インピーダンス及びその変化量から、前記阻血前後における前記第２の生体電極間における血管径に相当する値の変化量及び変化率を算出し、前記変化量及び変化率を血管内皮機能の評価指標とする評価指標出力手段と
を備えたことを特徴とする血管内皮機能測定装置を提供するものである。

そして例えば、前記カフの内側に、所定距離離間した前記第１の生体電極と、前記第１の生体電極間に所定距離離間した前記第２の生体電極とが装着されている血管内皮機能測定装置を提供するものである。

また例えば、前記阻血制御手段が、前記脈拍数検出手段により求められた脈拍数に応じて前記カフ内圧ないし加圧時間を制御する血管内皮機能測定装置を提供するものである。

また例えば、前記評価指標出力手段が、前記生体インピーダンスの変化量及び変化率を、前記阻血解除後、所定時間毎に複数回測定し、当該複数回の測定結果に基づいて算出した複数の血管内皮機能評価指標を、時間変化に応じて表示することを特徴とする血管内皮機能測定装置を提供するものである。

上述したように本発明の血管内皮機能測定装置では、従来の血管内皮機能計測が有している問題点を解決しようとするものであり、阻血前後の生体インピーダンス値の変化量及び変化率で血管内皮機能の評価を行なうとともに、血圧測定により阻血圧や阻血時間を制御することにより、血管の阻血前後の血管状態を、測定技術の熟練がさほど無くても計測および指標の評価が可能となるものである。

以下、図面と共に本発明による血管内皮機能測定装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る発明の実施例である実施例１aおよび実施例１ｂの血管機能測定装置の基本構成を説明する図、図２は実施例１aにおける被験者に対する検出部の装着状態を説明するための図、図３は実施例１ｂにおける被験者に対する検出部の装着状態を説明するための図である。

図１において、１０は実施例１aおよび実施例１ｂ装置の全体の制御を司る演算制御部であり、詳細を後述する阻血前後比較部１２を内蔵している。演算制御部１０は、操作部１５からの操作で制御可能である。また、演算制御部１０は、表示部１６，記録部１７，保存部１８，通信部１９，その他を制御可能である。

内蔵する阻血前後比較部１２は、各種の計測値、計測結果を阻血前後で比較し、診断指標を演算するものであり、例えば阻血前後のインピーダンス変化率の比較などを行うことができる。そして、これら指標より血管機能の評価指標を導出して結果を表示部１６に表示したり記録部１７に記録出力可能であり、保存部１８に保存させることも通信部１９を介して外部装置と結果を通信することも可能である。

２０は血圧計測及び阻血制御部であり、血圧測定／阻血用カフ２２の加圧、計測制御を行って被験者の例えば阻血前の血圧と脈拍数の測定及び前腕の阻血を行う。

血圧計測及び阻血制御部２０はまた、通常の血圧測定装置の有する各構成、例えば、カフ内圧を検出する圧力センサ、カフ２２のゴム嚢２３を加圧する加圧ポンプ、カフ内圧を定速度で減圧して例えば血圧測定などを行うための定速排気弁、阻血解除の場合など急速にカフ内圧を減圧するための急速排気弁、最高血圧値、脈拍数を決定する血圧決定部等を包含する。これらの構成については公知であるため詳細説明を省略する。

３０は定電流電極３１，３２間に所定周波数の定電流を供給可能な定電流供給部であり、例えば約６０ｋＨｚの信号を発振する発振回路と定電流源とを包含している。４０は定電流供給部３０の供給する定電流電極３１，３２間に装着される電圧電極４１，４２のインピーダンス値（生体インピーダンス）を検出するインピーダンス変換部である。電圧電極４１，４２には、材質や電気抵抗や皮膚との接触性が安定した素材を用いることが望ましい。

電圧電極４１，４２間に定電流電極３１，３２から微小高周波電流を流すと、それぞれの電極間に存在する組織のインピーダンスに比例した電圧が検出される。上腕や下肢などのように他の臓器などが無い部分では、電圧電極４１，４２間で検出されるインピーダンスは主に心臓から拍出される血液に影響されることになる。この生体インピーダンスの変化を時系列方向で考えたものが、インピーダンス容積脈波となる。

また、１５は装置の各種設定や計測の開始、終了、中止などを制御する操作部、１６は計測結果や診断指標、測定の操作説明などを表示可能な表示部、１７は計測結果や診断指標を記録出力可能な記録部、１８は計測結果や診断指標を保存する保存部である。１９は外部のコンピュータなどの機器に計測結果や診断指標を通信により出力する通信部であり、通信部１９を介して保存部１８よりも大容量の記憶媒体へ計測結果や診断指標を記録できる。

以上の構成を備える実施例１aおよび実施例１ｂにおいて、被験者への電極やカフの装着方法を図２および図３を参照して説明する。

定電流電極３１，３２を被験者に装着する部位、すなわち被験者の測定部位については、被験者の体中で阻血が可能でかつ血管が最も単純に配置している部位、例えば下肢や上腕に所定距離離間して装着することが望ましい。ここでは、上腕部を測定部位とする場合を例として説明する。

図２に示す実施例１aは、上腕部の肩寄りの部分に上腕部に定電流電極３１、前腕部寄りに定電流電極３２を装着する。また、上腕部に血圧測定／阻血用カフ２２を装着し、定電流電極３１と血圧測定／阻血用カフ２２の間に電圧電極４１を、血圧測定／阻血用カフ２２と定電流電極３２の間に電圧電極４１を装着する例である。

なお、測定部位については、前記例で示した腕部に限らず、下肢をはじめとする他の部位を利用してもよい。また、例えば上腕部に血圧測定／阻血用カフ２２を装着し、前腕部の上腕寄りに定電流電極３１、手首寄りに定電流電極３２、更に定電流電極３１，３２の間に電圧電極４１、４２を装着しても同様の測定結果が得られる。

図２に示す本実施の形態において、インピーダンス測定時には定電流電極３１，３２に所定周波数の定電流を印加する。

そしてこの両方の定電流電極３１，３２間に、電圧電極４１、４２を装着する。電圧電極４１、４２の離間距離を所定距離Lの間隔に位置決めして固定する電圧電極固定治具４５を介して装着する。なお、この電極の装着方法は電圧電極固定治具４５及び電極４１，４２が離脱しない方法であれば任意の方法を採用できる。

電圧電極固定治具３５を用いて電圧電極４１，４２の離間距離を所定距離Ｌに位置決めして固定するのは、阻血前後での測定結果の相対比較を容易にして正確に微細な変動を検出するためである。これにより、被験者が代わったり計測日時が変わっても、離間距離が一定であるため、定量的な計測結果が得られる。

また、図３に示す実施例１ｂの形態を用いてもよい。図４は図３に示す実施例１ｂで用いる血圧測定／阻血用カフ２２の内側（被験者への装着面側）の構造図である。血圧測定／阻血用カフ２２の、カフ巻付け周方向の両辺縁寄りに定電流電極３１，３２をそれぞれ配し、これらから一定間隔離間ｄだけ離れた箇所に電圧電極４１，４２をそれぞれ配する。定電流電極３１，３２及び電圧電極４１，４２には、可曲性の素材を用いることが望ましい。この構造をとれば、図３に示すように、血圧測定／阻血用カフ２２を測定部位（ここでは上腕部）に装着するだけで測定準備が完了するばかりでなく、電圧電極４１，４２の離間距離Lが一定であるため、定量的な計測結果が得られる。

以上のような本実施の形態例の血管内皮機能測定方法を、図５のフローチャートを参照して以下に説明する。

本実施の形態例においては、まず図５の処理Ｓ１において、図２または図３に示すように電極およびカフを被験者の所定部位に装着する。装着が終了すると処理Ｓ２に移行し、演算制御部１０は血圧計測及び阻血制御部２０を起動して被験者の血圧測定、特に最高血圧値と脈拍数の測定を行う。

この測定結果を保存部１８に保存するとともに、表示部１６に表示させる。また、必要に応じて通信部１９に出力する。

なお、医師などによる手動での血圧測定を行うような場合には、処理Ｓ２の血圧測定を行った後に、処理Ｓ１の電極やカフの装着を行っても良い。

続いて処理Ｓ３に進み、阻血前の血管状態の計測処理として、所定時間生体インピーダンスの測定を行う。ここでは、インピーダンス変換部４０により電圧電極４１，４２間の生体インピーダンスの計測データを取得する。

このデータ取得結果を保存部１８に保存するとともに、時間軸上に描画した脈波インピーダンスグラフを表示部１６に表示させる。また、必要に応じて通信部１９に出力する。

次に、処理Ｓ４において、演算制御部１０は血圧計測及び阻血制御部２０を起動して血圧測定／阻血用カフ２２を加圧し被験者の上腕部で所定時間阻血する。本実施例では、カフ内圧を処理Ｓ２で測定した最高血圧値より約３０〜５０ｍｍＨｇ程度高い圧力に約３分間維持する。

なお、阻血時の被験者への負担軽減のため、阻血に用いる圧力および阻血時間を、例えば処理Ｓ２で測定した最高血圧値や脈拍数に応じて調節してもよい。

また、十分な阻血が可能であれば、阻血時間および阻血の圧力を一定にしてもよい。この場合、前記処理Ｓ２は省略でき、被験者への時間的負担を軽減できる。

続いて処理Ｓ５において、所定時間経過後（本実施の形態例では約３分後）に演算制御部１０が血圧計測及び阻血制御部２０を制御して内蔵する不図示の急速開放弁を起動して血圧測定／阻血用カフ２２の内圧を急速に減圧して阻血状態を解除する。そして処理Ｓ６に進む。

処理Ｓ６では阻血解除後、所定時間生体インピーダンスの測定を処理Ｓ３と同様に、計測データを取得し、データ取得結果を保存部１８に保存するとともに、時間軸上に描画した脈波インピーダンスグラフを表示部１６に表示させる。また、必要に応じて通信部１９に出力する。

そして、計測終了後、あるいは計測中に、処理Ｓ７において、処理Ｓ３での計測データと処理Ｓ６での計測データを演算することによって血管内皮機能の状態を逐一計測し、例えば変化量がより大きい場合には血管内皮機能状態がより良いと判断して血管内皮機能の状態識別の指標として例えば表示部１６に表示し、記録部１７より記録出力する。また、必要に応じて保存部１８に保存したり通信部１９に出力したりする。

そして処理Ｓ８において、所定の時間、あるいは計測回数、あるいは血管内皮機能の評価に十分と思われる計測データが採取できたかどうかの判断を行ない、いずれの条件も満たさない場合は処理Ｓ６に戻り、いずれかの条件を満たした場合は処理Ｓ９に進む。

そして最後に処理Ｓ９において、以上の計測、解析結果に基づいた血管内皮機能の評価を必要に応じて行う。

上記本実施の形態例の計測が、電圧電極４１，４２間のインピーダンスの変化に基づいて行われるため、血流量の変化計測も容易に行うことができる。

以上に説明したように本発明によれば、被験者への負荷を抑え、しかも簡素な構成で測定技術の熟練がさほど無くても安定した測定環境を提供することができる。

本発明に係る一発明の実施の形態例の血管内皮機能測定装置の構成を説明するための図である。 本実施の形態例１ａの電極およびカフの装着状態を説明するための図である。 本実施の形態例１ｂのカフ（図４で図示する）の装着状態を説明するための図である。 本実施の形態例１ｂにおけるカフの構造図を説明するための図である。 本実施の形態例の血管内皮機能測定手順を説明するためのフローチャート図である。

符号の説明

１０・・・・・・演算制御部
１１・・・・・・阻血前後比較部
１５・・・・・・操作部
１６・・・・・・表示部
１７・・・・・・記録部
１８・・・・・・保存部
１９・・・・・・通信部
２０・・・・・・血圧計測及び阻血制御部
２２・・・・・・血圧測定／阻血用カフ
２３・・・・・・ゴム嚢
３０・・・・・・定電流供給部
３１，３２・・・定電流電極
４０・・・・・・インピーダンス変換部
４１，４２・・・電圧電極

Claims (5)

1. 被検者の手足における所定距離離間した所定部位に装着された第１の生体電極間に所定の定電流を供給する定電流供給手段と、
   前記第１の生体電極の間の所定部位に所定距離離間して装着された第２の生体電極間の電圧値から生体インピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、
   前記第２の生体電極が装着された前記被験者の手足に巻回されたカフの内圧を加圧するカフ制御手段と、
   前記カフ制御手段を制御して血圧値を測定する血圧値測定手段と、
   前記カフ制御手段を制御して一定時間、前記血圧値に所定圧を加算した圧力を与えることで一定時間の間阻血する阻血する阻血制御手段と、
   前記阻血の前と前記一定時間の阻血を解除した後のそれぞれにおける前記生体インピーダンス及びその変化量から、前記阻血前後における前記第２の生体電極間における血管径に相当する値の変化量及び変化率を算出し、前記変化量及び変化率を血管内皮機能の評価指標とする評価指標出力手段と
   を備えたことを特徴とする血管内皮機能測定装置。
2. 被験者の手足における所定距離離反した所定部位に装着された第１の生体電極間に所定の定電流を供給する定電流供給手段と、
   前記第１の生体電極の間の所定部位に所定距離離間して装着された第２の生体電極間の電圧値から生体インピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、
   前記第２の生体電極が装着された前記被験者の手足に巻回されたカフの内圧を加圧するカフ制御手段と、
   前記カフ制御手段を制御して一定時間、一定圧力を与えることで一定時間の間阻血する阻血制御手段と、
   前記阻血の前と前記一定時間の阻血を解除した後のそれぞれにおける前記生体インピーダンス及びその変化量から、前記阻血前後における前記第２の生体電極間における血管径に相当する値の変化量及び変化率を算出し、前記変化量及び変化率を血管内皮機能の評価指標とする評価指標出力手段と
   を備えたことを特徴とする血管内皮機能測定装置。
3. 前記カフの内側に、所定距離離間した前記第１の生体電極と、前記第１の生体電極間に所定距離離間した前記第２の生体電極とが装着されている請求項１または請求項２に記載の血管内皮機能測定装置。
4. 前記阻血制御手段が、前記脈拍数検出手段により求められた脈拍数に応じて前記カフ内圧ないし加圧時間を制御する請求項１から請求項３に記載の血管内皮機能測定装置。
5. 前記評価指標出力手段が、前記生体インピーダンスの変化量及び変化率を、前記阻血解除後、所定時間毎に複数回測定し、当該複数回の測定結果に基づいて算出した複数の血管内皮機能評価指標を、時間変化に応じて表示することを特徴とする請求項１から請求項４に記載の血管内皮機能測定装置。

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